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纳米阵列SERS传感器的制备与性能研究
现代生物医学和化学分析领域的发展，需要高灵敏度、高选择性和高通量的传感器。表面增强拉曼散射（Surface-enhancedRamanscattering,SERS）传感器因其极高的检测灵敏度、化学选择性和成本效益而受到广泛的关注。SERS传感器主要基于金属纳米阵列的表面增强效应（Surface-enhancedeffect）来实现，因此如何制备高效率和可重复性的纳米阵列是其关键所在。
一、SERS传感器的原理
SERS传感器利用前体化合物在金属纳米结构强烈电磁场作用下的增强光谱信号，从而实现丰富分子物种的快速检测。SERS技术基于拉曼效应，即样品发生光的散射时，部分光子在过程中失去一部分能量，光子的剩余能量被散射回原路，并且方向发生变化。这种由分子振动引起的散射光有特征性的光谱，记录能提供分子结构、化学组成和内部运动等信息，是统计学上的指纹光谱。
在基本情况下，SERS效应的可观性是微弱的，这是由于散射过程是弱的二次光效应，采取强度足够强的光源和敏感度高的探测器也无法充分利用SERS信号。因此，需要通过表面增强效应（SERS），通过合适的纳米结构提高电磁场的增强度。纳米结构表面的电磁场加强效应由可激发表面等离激元（Surfaceplasmonresonance,SPR）所产生。顺应拉曼谱图的敏感性，根据强度法获得的SERS信号强度仅限于旁边SPR吸收谱的重叠波长。饱和SERS信号的增强程度和这个谷的吸收自然比例相同，为什么SERS信号是无数量级的，并且非常容易误导，并不是很可恢复。
二、制备SERS传感器的方法
1.化学合成方法
在化学合成方法中，常用的制备方法之一是镀金法。这是一种将金属薄膜制于基质上的方法，其制备工艺主要是将金属原子从官能基或精细基材表面沉积到一个绝缘的基质上，并利用金属原子的电子亲和力和表面张力的特点形成金属纳米阵列，然后操作超声和加热改变其粒径、形貌等参数，得到高效复现的SERS传感器。
2.电化学法制备
电化学法制备SERS传感器是使用电化学氧化还原反应，将金属沉积在基质表面。其优点是可以控制金纳米粒子的形貌和大小，对样品的MV值也有一定的敏感度。电化学制备的SERS传感器具有极好的稳定性，能够达到很高的重复性。
3.模板法制备
模板法制备SERS传感器是一种相对简单而有效的制备方法，使用金属常见的模板如聚苯乙烯微球、多孔硅等，将金属结构沉积在模板内部，在金属粒子沉积完成后，模板通过热解或溶解的方式除去，获得制备的SERS传感器。模板法制备的SERS传感器具有良好的重复性和稳定性。
三、SERS传感器的性能
SERS传感器的主要性能包括检测灵敏度、检测选择性和信号强度。金属纳米阵列的形貌和大小，纳米结构的浓度和溶剂等各个因素都会影响其SERS检测的特性。这些因素对纳米结构的拉曼光谱和表面增强效应提供了影响，对制备具有得到高信噪比和用于定量分析的重要性。因此，制备优质SERS传感器的关键在于选择合适的制备方法，并根据实际应用要求进行优化。