**章背景介绍

SERS 技术

表面增强拉曼技术 (Sur也.ce Enhan臼d RamanSpe饨'Osc句y; SERS) 通过贵金

属(金或银〉纳米结构的电磁场增强效应，将吸附于 SBRS 基底上的目标分子的 拉曼信号放大百万倍以上，从而实现多种物质痕量检测.其浓度检测范围一般为 ppb"'ppm 级别。

目前SERS   痕量检测技术己发展成为食品安全快速检测必备技术.同时

SERS 技术还广泛应用于环堤检测，公共安全，生物医药及科研领域.

拉曼效应

拉曼效应指物质分子由于运动而吸收光能，随后通过再辐射向四周散射光 能。拉曼散射中辐射光与入射光(吸收光〉能量不同，其差值表达了物质分子的 结构特征.拉曼效应存在于一切分子中，无论气体，液体或固体，其散射频率一 般是分子内部振动或转动频率.类似于每个人都有不同于他人的指纹，每一种物 质〈分子〉有自己的特征拉曼光谱，因之人们可以根据物质的拉曼谱图鉴定这一 物质.目前全球范围内己收集了超过 90ω 种物质的拉曼谱图。

SERS 光谱 VS 拉曼光谱

物质的常规拉曼信号较弱，需要一定数量才能够被检测(至少肉眼可见)   v 而 SERS 技术能极大的放大物质分子的拉曼信号，少数分子即可产生足够的信 号，因此是一种痕量分析技术。

SERS 基底

SERS 技术的核心是 SERS 增强基底，不同纳米结构的 SERS 基底增强目标分子拉曼信号的能力不同.通过调控基底的组成、形状、尺寸、间距和聚集方式等可以优化基地的SERS增强活性。

WSER-3芯片基底

均匀性优异：同一芯片不同区域点， 标准偏差(relative standard deviation； RSD在10%以内

SERS活性高：芯片的增强能力(Enhanced Factor) EF>10*

保质期长：使用周期大于180d

可定制化：可依据顾客需求，设计产品的结构、表面状态及外观尺寸

芯片规格

尺寸：25mm*75mm

活性区域：5mm*5mm

活性材料：Au

重复使用：否

激发波长：633nm/785nm

激光功率：≤500mW

最小样品量：2uL

保质期：180d

包装：5片/盒

第二章 SERS 芯片使用流程及注意事项

SERS 检测

检测包括: 1)   样品前处理，提取复杂介质中的目标物质，并尽可能排除干 扰物质; 2) 将目标物质通过化学/物理吸附，负载于 SERS 基底表面; 3) 在微 拉曼仪的激发光下， SERS 基底将目标分子的拉曼信号放大，回馈微拉曼仪，并 通过仪器自动识别，分辨目标分子。

标准检测流程

1.打开外包装，取出置于塑料盒中保护的芯片:

2.注意不让芯片活性区域接触任何物质表面，否则极有可能造成污染:

3.载入样品，可选择滴加、旋涂或浸泡:

4.待芯片晾干后，进行测试。

注意事项

1.接触芯片请配带手套:

2.保持周围环境干净:

3.切忌接触或刮擦活性区域:

4.高的空气温度会加大表面污染的概率 1

5.空气中不能有、污染性气体:

6.芯片不可回收。

7.测试参数选择将影响测试结果。待测试参数(激光功率，积分时间，上样方式 等〉**化后，选择同样的测试参数，可获得可重复的结果。

加样方式

滴加：用移液枪在 SERS 活性区域滴加 5uL左右〈可自行设定〉样品溶液，待 溶剂挥发干后，进行 S皿S 光谱采集.可通过适当加热 (<80吧〉加快挥发速度， 提高芯片基底与待测物质结合效率.

蒸发：芯片也可通过吸附易挥发物质气体分子实现加样

浸泡：对于与芯片作用力较强的目标物质，可采取溶掖浸泡的方式加样.将芯片 浸没于待测分子溶液中，吸附一段时问(> 10min) 后取出，用榕剂神洗后晾干， 随后进行检测.相对而言，通过浸泡方式加样，所获得的检测结果重现性较高.

参数选择

1.焦距z 为确保激光焦平面在样晶表面，可用 X-Y-Z 三维平台进行聚焦，或选取 固定焦距配件进行聚焦.

2.功率z 激光功率远取与激光斑点尺寸有关，原则上激光功率密度不高于 1600 W/cm2，相对于78Snm 激光，当激光点直径为 IS0um 时，可选择不超过 400mW 功率。若激光功率太商，易使目标分子发生碳化.

3.积分时间z      提高积分可以提高样品信号，但同时也会增加基底背景及荧光背景-

4.积分次数t      提高积分次数可增加倍噪比，但也增加样品碳化几率.

储存

1氮气气氛下保存〈可放置大于   180 天〉

2.室温储存，至于干燥环境中(保干器) ;

3.有效期内使用，否则其 SERS 活性会显著下降.

常见问题

1.SERS 芯片适用哪种拉曼仪?

SERS 基底材料为 AUI 因此可选择激光波长为 633nm 及 785nm 的拉曼检测仪。

2.如何知道目标分子为拉曼活性的? 可事先通过查阅文献资料获得，或来电咨询本公司技术人员获取参考意见.

3基底活性降低是什么原因?如何避免?

基底由于缓慢氧化会导致 SERS 活性持续降低，通常可将芯片放入氮气气氛下储 存，以减缓活性区域的氧化速度.但这种氧化不可避免，只能尽量减缓。因此建 议尽早使用芯片，以获得更佳的使用效果.

4.芯片基底可以重复使用吗? 不可以.在检测过程中，目标分子会与芯片基底发生强吸附以获得更好的   SERS 响应.测试结束后，若要将分子解吸附，需进行较为激烈的处理。通常这些处理 均会对芯片原有结构造成不可预期的破坏，因此不建议用户重复使用   S皿S 芯片 基底.

第三章结构参数及应用实例

1.SERS活性

A）增强因子 (EF)

EF 定义为相同数量物质分子的 SERS 信号与常规拉曼信号强度之比，表示为:

其中 lsurr和 lbulk分别为表面和溶液相分子某个振动的积分强度，Nsurr 和NbuIk分别对应于同一入射光束下表面吸附的分子数和体相的分子数。

经过计算，天际创新SERS 芯片对 l mM毗睫分子的 SERS 增强为5*108另一方面，天际创新 SERS芯片粒子间距 2nm，理论计算也表明其SERS增强 EF>108。

B) 检测限 (Limit of Detection，LOD)

指由基质空白所产生的仪器背景信号的 3 倍值的相应量，或者以基质空白产生的背景信号平均值加上 3 倍的均数标准差。

2.均匀性

为了表征整个SERS基底的均一性，对基底进行大区域的拉曼成像。成像范围为 4.98*4.56mm，数据点共计25232=166*152 ，步长为30um。探针分子为浓 度1uM的4，4-联毗睫，选择 1291 cm-1处拉曼峰的峰强度进行拉曼成像，成像的结果如下。其中，黄色为 SERS基底中间区域，蓝色对应的是 SERS 基底的边缘区域，黑色为SERS基地之外的空白的区域。从拉曼的成像结果可以看出，合成的SERS基地较为均匀，RSD<10%。

从电镜结构可以看到，芯片基地表面大部分为3~6个纳米粒子的聚集体结构，在数十微米尺度的激光斑点下，其均匀性十分优异。

3.重现性

选取20片不同批次生产的SRES芯片，在同一条件下进行测试。以其中任意一条光谱为标准，在微拉曼仪器上建立数据库。通过自动匹配来检验其余芯片测试结果，设置仪器自动匹配度为85%，其余结果显示完全符合，且信号强度波动在15%以内。

4.稳定性

选取同意批次芯片，每隔三天去一片进行相同条件下测试，记录信号随时间变化。

5.定量性

分别对同一物质不同浓度测试结果设置标准数据库，通过仪器自动识别匹配。