- 引言
表面增强拉曼光谱（Surface-enhanced Raman Spectroscopy,SERS）是一种基于粗糙贵金属表面引起的拉曼信号增强现象发展而来的检测技术，具有灵敏度高、检测迅速、便捷无损等特点，在基础研究与实践领域应用非常广泛。
基底的表面粗糙度是产生SERS效应的必要条件，其理化性质决定了SERS效应的强弱，因此增强基底制备一直是SERS技术的重点研究内容。目前SERS基底的制备方法多种多样，且各具特点。包括电化学氧化还原、真空沉积、溶胶法、纳米粒子的有序组装等[1]。
- 静电纺丝
静电纺丝作为一种高效的纳米纤维制备技术，在SERS基底制备方面发挥着重要作用。其基本原理是使聚合物溶液或熔体带上高压静电,当电场力足够大时,聚合物液滴可克服表面张力形成喷射细流。带电的聚合物射流拉伸细化,同时弯曲、劈裂, 溶剂蒸发或固化,沉积于基布上形成纳米纤维膜[2]。就其作用方式而言，纺丝过程可以分为五个: 流体带电、泰勒锥的形成、射流的细化、射流的不稳定和纤维的接收。其中最重要的是泰勒锥的形成。装置包括高压电源、溶液储存、喷射和接收装置[3]。
总体看来国外的静电纺丝技术较国内的系统和完善。国外对静电纺丝的研究主要集中在以下几个方面: (1) 研究多种合成聚合物和天然聚合物的静电纺丝工艺,分析影响纺丝的因素及其纤维表征。(2) 研究电压、喷丝口与接收屏之间的距离、纺丝液的浓度和流量等静电纺丝工艺参数对静电纺纤维的直径及表面形态的影响,分析纺丝工艺的规律,以建立各工艺参数关系的理论模型。(3) 静电纺丝所得制品在生物医学领域中的应用研究。(4) 静电纺丝装置和方法上的创新,是近来静电纺丝研究中的一个热点[3]。国内的静电纺丝起步较晚,对静电纺丝的研究主要是通过选择适当的聚合物溶液纺制纳米级纤维,目前还着重于工艺参数对纤维形貌和直径的影响及其纤维形貌的分析[4~6]。
静电纺丝法简单、易操作。但是有如下缺点：第一，静电纺丝难以得到彼此分离的纳米纤维长丝或短纤维；第二,目前静电纺丝机的产量很低；第三,静电纺纳米纤维的强度较低[7~9]。
- 表面增强拉曼散射（SERS）
SERS基底发挥作用依靠的是表面增强拉曼光谱(Surface Enhanced Raman Spectroscopy，简称SERS)，它是一种特殊的拉曼光谱现象，其表现为在一些金属的粗糙化表面上，待测分子的拉曼散射信号被几何倍数(103-109)放大[10]。该现象使拉曼光谱的灵敏度大幅度增加，并成为一种检测微量成分的有力手段。SERS自发现到现在已经经历了三十多年，其间随着纳米材料技术与理论的不断发展，各种制备SERS基底的方法被不断开发，
1974年，Fleischmann等人6发现当分子吸附在电化学粗糙化的银电极表面上后，分子具有高强度的拉曼散射，并认为是由于银电极粗糙化后其表面积增加，更多分子被吸附所致。然而到了1977年，Jeanmaire和Van Duyne[11]以及Albrecht和Creighton[12]通过实验及计算，发现在电极上的陡信号比溶液中的信号增强了106倍，并意识到到这样程度的增强不仅仅是由散射分子的数量增加引起，同时与电极表面粗糙程度有关。此后这种拉曼增强效应被称之为表面增强拉曼光谱。此后，SERS效应很快引起了表面科学，分析化学和生命科学等学科领域的重视，并在这些领域中不断得到研究与应用。在SERS被发现30多年后的今天，人们通过大量的实验和理论研究，发现其有如下一些特性： 1. SERS发生在货币金属如Au, Ag, Cu表面上时可以获得超过106的增强效应，某些碱金属如Li, Na, K的表面也能检测到较明显的SERS效应.然而在一些过渡金属如Pt, Rh, Ni, Co, Fe等的表面虽然也能够检测到SERS效应，但相对前两者较弱。 2. SERS增强通常是短程的，这类增强作用随距离的增加呈指数降低，即这种影响只能到达金属表面第一层或数层分子。但对于某些特殊形态的金属表面，即使被检测分子与表面的距离达到数十纳米，仍然有明显增强效果。因此，具体的SERS增强效果与金属的表面形貌、物理性能、被检测分子与金属的作用等有关系。3.不同于拉曼散射强度与入射光波长的4次方成反比的关系，SERS不具有依赖性。4.拉曼定律在SERS效应中被放宽，很多常规拉曼光谱中非活性的振动模式在SERS光谱中均能被检出。 5.拉曼位移较大的谱带，如C-H伸缩振动，在SERS中通常强度较弱[13]。
在SERS被发现的三十多年中，因较高的灵敏度，其不断地被应用于各个领域。然而对于SERS的机理，学术界仍然存在诸多分歧。目前普遍认同的有两种机理，即电磁增强效应(electromagnetism)和化学增强机理[14]。
电磁增强效应是一种物理模型。该模型认为某些具有一定粗糙度且存在类自由电子的金属基底，在入射激光的作用下，表面会产生很强的电磁场，或者基底本身己经具备较强的电磁场，同时由于拉曼散射强度与分子所处光电场强度的平方成正比，因而极大地提高吸附于该基底表面的分子发生拉曼散射的几率，进而大大增强被吸附分子的拉曼强度。
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