纳米粗糙银缝隙里的十亿倍雷霆：范杜恩与表面增强拉曼（SERS）
1977 年 1月1日 · 电化学粗糙化纳米银电极、柠檬酸钠还原单分散金/银胶体纳米星与共聚焦拉曼光谱仪
你知道吗？
千万颗光子才换来的一声微弱叹息，在纳米金属热点的峡谷深处，被激荡的电子海啸放大成了十亿倍的雷霆轰鸣；单分子的化学指纹在此刻无所遁形。
拉曼光谱是化学家梦寐以求的“化学指纹”之王：不同化学键的特征非弹性振动能级跃迁，能直接指明分子的化学结构。然而大自然却给拉曼效应设下了极其苛刻的关卡——拉曼散射截面极小，大约一千万个入射光子穿透分子，才可怜巴巴地产生一个非弹性拉曼光子，灵敏度低到只能检测高浓度纯样品。
直到1974年英国南安普顿大学的弗莱施曼偶然观察到粗糙银电极上吡啶分子的异常强信号，随后在1977年，美国西北大学的理查德·范杜恩（Richard Van Duyne）和戴维·让迈尔（David Jeanmaire）经过严密定量物理计算证实：这绝不是分子吸附量增加，而是信号被放大了上百万倍的全新物理现象——表面增强拉曼散射（SERS）！
其物理核心在于贵金属（金、银）纳米微结构在可见光激发下产生的“局域表面等离子体共振（LSPR）”。光波在纳米金属颗粒之间的纳米级狭缝（热点，Hot Spots）内诱发自由电子集体相干震荡，将局部电磁场强度急剧压缩并放大数万倍。
由于拉曼散射增强与局部电场强度的四次方（）成正比，热点处的拉曼信号瞬间暴增十亿甚至上百亿倍！