表面增強(qiáng)拉曼光譜儀(SERS),一種基于表面增強(qiáng)效應(yīng)的光譜技術(shù),樣品分子吸附于金屬顆粒表面,以增強(qiáng)拉曼散射強(qiáng)度。常規(guī)拉曼光譜儀的拉曼散射強(qiáng)度較弱,限制了其應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓寬,需要增強(qiáng)信號(hào),因此表面增強(qiáng)拉曼光譜儀被開(kāi)發(fā)問(wèn)世。
表面增強(qiáng)拉曼光譜儀的工作原理是,樣品分子吸附于膠質(zhì)金屬顆粒表面,或者粗糙金屬表面,基于表面增強(qiáng)效應(yīng),拉曼散射強(qiáng)度大幅提升,從而提高光譜儀的靈敏度、穩(wěn)定性。表面增強(qiáng)拉曼光譜儀可采用的金屬包括銅、銀、金等,根據(jù)檢測(cè)需要的增強(qiáng)效果來(lái)選擇材質(zhì)以及顆粒形狀、大小等,20世紀(jì)70年代,最先采用的是樣品分子吸附于粗糙銀表面。
表面增強(qiáng)拉曼光譜儀可在單分子尺度提供樣品信息,具有靈敏度高、檢測(cè)速度快、分辨率高、信噪比高、樣品濃度要求低、可檢測(cè)固體/粉末/液體樣品、對(duì)樣品無(wú)破壞等特點(diǎn),是一種重要的分析工具,可以廣泛應(yīng)用在表面科學(xué)、納米科學(xué)、材料科學(xué)、化學(xué)、生物科學(xué)、病理分析、藥物分析、食品安全、環(huán)境科學(xué)、法醫(yī)學(xué)、考古研究等領(lǐng)域。
在化學(xué)領(lǐng)域,由于表面增強(qiáng)拉曼光譜儀可以提供準(zhǔn)確的分子結(jié)構(gòu)信息,因此可用于化合物鑒定方面;在病理分析、藥物分析領(lǐng)域,表面增強(qiáng)拉曼光譜儀可檢測(cè)生物分子、腫瘤標(biāo)志物,可以應(yīng)用在尿液分析、血液分析、癌癥篩查,以及治療過(guò)程中的血藥濃度監(jiān)測(cè)等方面;在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域,表面增強(qiáng)拉曼光譜儀能夠分析納米尺度混合物的成分,可以用在水體、土壤等環(huán)境中的微量有毒物質(zhì)檢測(cè)方面。
預(yù)計(jì)2023年,全球表面增強(qiáng)拉曼光譜儀市場(chǎng)規(guī)模約為12.5億元;預(yù)計(jì)2023-2029年,全球表面增強(qiáng)拉曼光譜儀市場(chǎng)將繼續(xù)以7.8%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng),到2029年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到19.6億元。其中,預(yù)計(jì)2023年,中國(guó)表面增強(qiáng)拉曼光譜儀市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2.1億元。
在全球范圍內(nèi),表面增強(qiáng)拉曼光譜儀生產(chǎn)商主要有賽默飛世爾(Thermo Fisher)、雷尼紹(Renishaw)、必達(dá)泰克(BWTEK)、賽譜司(SciAps)、堀場(chǎng)(Horiba)、海洋光學(xué)(Ocean Optics)、日本分光(JASCO)、WITec、Real-Time Analyzers等。其中,堀場(chǎng)、賽默飛世爾、雷尼紹、必達(dá)泰克處于全球主導(dǎo)地位,合計(jì)市場(chǎng)份額占比達(dá)到62%。