文献综述
随着科学技术和人类社会的发展，人们的生活水平越来越高，在疾病诊断、食品安全、环境污染、毒品以及爆炸物痕量分子检测需求日益增长，己成为了纳米光学、化学、物理、生命科学等学科的研究热点[1]。
由于分子在不同条件下的吸收或发射光谱波长、强度、偏振态等与该分子的结构特征有着固有关系，因此光谱法被认为是探测和研究痕量分子的有力工具。目前常用于物质分析和检测的光谱有红外光谱和拉曼光谱。其中，红外光谱是红外光子与分子振动、转动的量子化能级共振而产生的特征吸收光谱，拉曼光谱是在入射光子与分子振动、转动量子化能级共振后发生非弹性碰撞，并以另外一个频率出射光子而产生的散射光谱。这两种光谱都能实现对分子样品的“指纹”识别且具有很高的探测准确度，但由于在测试样品的红外光谱时存在水不能作为溶剂和样品需要经过前处理等问题，因此在一定程度上限制了红外光谱对物质的实时在线检测。而拉曼光谱则不存在上述问题，但由于拉曼散射强度极弱，一般只有入射光的10-6~10-12，且拉曼散射截面相比于荧光散射截面也显得非常小，导致微弱的拉曼信号淹没在较强的萤光信号中，从而使得拉曼光谱本身的探测灵敏度很低，难以实现痕量分子探测。此外，现代生命科学研究要求对生物组分及试剂实现高灵敏检测；疾病预防强调对病毒分子进行早期诊断；环境保护与治理要求对污染物进行快速检测；国防安全和反恐更强调对爆炸物等分子进行高灵敏度的快速检测。因此需要寻求一种方法来解决拉曼光谱探测中存在的这些问题，才能使其得到广泛应用[2]。
自从1928年印度科学家C. V. Raman在液体中发现拉曼散射效应[3]后的40多年内，由于其存在上述问题，关于拉曼光谱的研究非常少。直到1974年，英国化学家Fleischmann发现吸附在粗糙金属表面的毗咤分子拉曼信号强度比其在溶液中增强了约106[4]，因而发现了SERS效应，然后在这个时期便形成了基于表面等离子体共振和化学机理为主的SERS理论，即：电磁场增强机理和电荷转移增强机理两种，两者在SERS中的贡献针对不同的体系而有所不同。电磁场增强是物理增强机理，主要考虑金属表面局域电场的增强；电荷转移是化学增强机理，主要考虑金属与分子间的化学作用所导致的极化率改变。其中电磁场增强模式得到了广泛的认可，有文献指出在SERS的增强效果中，电磁场增强起主要作用[3]，由于以电磁场增强为主的SERS高增强因子促使了应用的发展，从而有效解决了传统拉曼光谱在表面科学和痕量分析中存在的拉曼信号微弱、检测灵敏度低、易受荧光干扰等问题。
SERS效应主要是纳米尺度上的粗糙表面或颗粒体系所具有的异常光学增强现象，全面认识SERS效应不但是表面科学，而且是纳米科学的重要基本问题[5]。同时，随着激光技术和电荷耦合探测器(Charge-coupled device，简称CCD)的发展，拉曼光谱测量变得越来越快速和简单，并很快成为了一种常规的光谱研究手段。近年来，随着纳米技术和纳米材料的迅猛发展，全世界各领域越来越多的研究者们涌入到了纳米光学的热潮中。SERS领域也不例外，纳米光学进一步为拉曼光谱在生命科学、食品安全、环境监测、军事科学等与国家安全和人民身体健康息息相关的领域中提供了广阔的应用前景。
SERS技术中的诸多优点使其可以作为分子的识别探针并用于痕量分子检测，主要包括在线检测系统搭建、SERS基底设计和制备、探针分子拉曼光谱测试、拉曼信号处理和分析。与前期的在线检测系统搭建以及后期的信号处理和分析相比，对高灵敏度、高稳定性和高重复性SERS基底制备方法的研究尤为重要，直接影响后期对探测物质定性/定量分析结果的准确性，因此SERS基底的制备己成为了SERS技术中的难点和瓶颈所在[6]。随着金属纳米粒子合成技术的巨大进步以及一些新的微纳制备技术的出现，各种高性能SFRS衬底己经制备出来，目前SFRS衬底的制备手段主要有:金属纳米粒子溶胶溶液[7]、组装在固体基底上的金属纳米粒子、纳米刻蚀和模板法制备等四种[8]。
在本课题研究中，考虑通过具有正弦型褶皱的聚二甲基硅氧烷（PDMS）为模板，在玻璃衬底表面进行Au纳米颗粒的自组装，制备具有周期结构的表面增强拉曼散射（SERS）基底，对SERS基底的形貌、局域表面等离子共振（LSPR）吸收特性、拉曼增强性能进行测试表征，是为了为借助PDMS周期褶皱模板的空间限制作用成功实现Au颗粒在玻璃表面的链状周期排列。研究模板周期、Au胶浓度、Au颗粒的大小对SERS基底形貌结构及光学特性的影响。
参考文献：
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