科技名词

表面增强红外光谱术

surface-enhanced infrared spectroscopy

定义：将单层生物大分子吸附于粗糙的金属（如银、铜、金等）基底表面上，分子的红外吸收强度大大增强，再进行红外吸收光谱测量的方法。可以更灵敏地得到生物大分子在生理状态下的结构和功能，以及结构变化的信息等。

学科：生物物理学_技术与方法_光谱术

相关名词：红外光谱 振动光谱 表面增强拉曼光谱

【延伸阅读】

自从1935年第一台红外分光光度计问世之后，红外光谱在化合物结构的确定上发挥了非常重要的作用。红外光能激发分子内振动和转动能级的跃迁，红外光谱主要通过测定这两种能级跃迁的信息来研究分子结构。

通常把红外区按波长分为三个区域，即近红外区（0.78~2.5μm）、中红外区（2.5~25μm）和远红外区（25~1000μm）。化学键振动的倍频和组合频多出现在近红外区，所形成的光谱为近红外光谱；绝大多数有机化合物和许多无机化合物的化学键振动的跃迁出现在中红外区，该区域是最常用的区域，在结构分析中非常重要；金属有机化合物中金属有机键的振动、许多无机物键的振动、晶架振动以及分子的纯转动光谱均出现在远红外区，该区域在纳米材料的结构分析中非常重要。

1980年，人们第一次发现有机分子吸附在单层金属薄膜表面对红外吸收产生增强作用（与一般测量下得到的红外信号相比增强20倍），由于它与表面增强拉曼光谱增强机理相似，所以这一现象被命名为表面增强红外吸收。此后，该技术立即成为研究超薄膜，尤其是单分子膜结构的有效手段。

一般认为，表面增强红外光谱的增强效果主要源于电磁增强和化学增强两大因素。我们知道，一束光入射到粗糙金属表面上会激发产生表面等离子体振荡，从而产生强烈的表面电磁波。表面电磁波是高度局域化的，它的强度远远大于入射光。这样，吸附在金属表面上的有机分子在强电磁场中就会产生强吸收，从而导致表面增强效果，这就是电磁增强机理。化学增强机理是基于分子与基底间的电荷转移诱发产生大的偶极矩，从而达到增强的目的。

红外光谱手段对于二维纳米超薄膜结构的研究非常实用，尤其在研究分子排列方式和取向等的有效性方面，其他方法无法与之相比。另外，二维纳米超薄膜为表面增强红外光谱增强机理的研究也提供了非常好的模型。