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利用表面增强红外吸收技术对单个超细颗粒进行化学鉴定
摘要： 过去十年间，研究表明表面增强红外吸收（SEIRA）是增强薄分子层振动信号的有效方法。但迄今为止，利用SEIRA检测和表征纳米级颗粒（如超细粉尘颗粒）的可能性尚未得到足够重视。我们通过SEIRA测量证明：采用标准红外显微光谱技术，即使直径小于100纳米的亚波长尺寸单颗粒也能被检测并进行化学表征。该方法基于蝶形金孔结构的等离子体共振效应，能显著增强纳米级二氧化硅颗粒的材料特异性声子激发。蝶形几何结构特别适用于单颗粒光谱分析——它既具备可调节至颗粒尺寸的强电磁热点优势，又能轻松将超细粉尘颗粒定位在该热点内。与数值计算结果一致，我们证实该方法可实现直径小于20纳米（即直径与真空波长比低于0.002）的颗粒检测限。该技术为分析最微小颗粒的红外谱带提供了可能，从而为开发基于SEIRA的超细粉尘传感装置铺平了道路。
关键词： 表面增强红外吸收、等离子体学、蝶形纳米孔、超细颗粒、化学鉴定、SEIRA
更新于2025-09-23 15:22:29
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《光谱学与光谱分析百科全书》|| 空间偏移拉曼光谱
摘要： 空间偏移拉曼光谱（SORS）是一种振动光谱技术，能够从材料表面下方获取化学特异性信息，目前实验证明其探测深度可达数毫米。材料的化学识别是贯穿物理、生物和医学科学的基础分析需求。在制造业中，该技术用于确保产品质量（包括纯度）的方法中，通常需符合政府法规；在医疗领域则用于区分健康与病变状态。许多应用场景要求严格遵循操作规程以避免样本损伤，这限制了可实施的检测类型。虽然多数光谱方法符合无损检测标准，但往往需要预先进行样本制备或湿化学处理，这在样本环境难以触及时（如医疗活检可能引发并发症和患者压力）并不可取。 拉曼光谱的独特优势在于每种化学物质的光谱特征都是独一无二的"指纹"，可实现精准识别。但该技术也存在局限：例如拉曼散射截面极小，通常比典型有机分子的紫外-可见吸收截面弱10个数量级。过去二十年间，激光技术的发展配合优异透射光学元件与现代CCD相机的应用，使拉曼光谱实现革命性突破——无论是气体、液体或固体，动物、植物或矿物样本均可检测。然而传统拉曼方法仅能表征固体表面，包括常用于固体研究的共聚焦拉曼显微镜，其有效深度也仅约100微米。这一局限近期已被SORS技术突破，该新技术正应用于多种体系（包括生物组织）的次表面漫反射材料表征。
关键词： 化学鉴定、地下分析、空间偏移拉曼光谱、SORS、振动光谱学
更新于2025-09-09 09:28:46