表面增強拉曼光譜儀(SERS),一種基于表面增強效應的光譜技術,樣品分子吸附于金屬顆粒表面,以增強拉曼散射強度。常規(guī)拉曼光譜儀的拉曼散射強度較弱,限制了其應用領域進一步拓寬,需要增強信號,因此表面增強拉曼光譜儀被開發(fā)問世。
表面增強拉曼光譜儀的工作原理是,樣品分子吸附于膠質金屬顆粒表面,或者粗糙金屬表面,基于表面增強效應,拉曼散射強度大幅提升,從而提高光譜儀的靈敏度、穩(wěn)定性。表面增強拉曼光譜儀可采用的金屬包括銅、銀、金等,根據(jù)檢測需要的增強效果來選擇材質以及顆粒形狀、大小等,20世紀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、檢測速度快、分辨率高、信噪比高、樣品濃度要求低、可檢測固體/粉末/液體樣品、對樣品無破壞等特點,是一種重要的分析工具,可以廣泛應用在表面科學、納米科學、材料科學、化學、生物科學、病理分析、藥物分析、食品安全、環(huán)境科學、法醫(yī)學、考古研究等領域。
在化學領域,由于表面增強拉曼光譜儀可以提供準確的分子結構信息,因此可用于化合物鑒定方面;在病理分析、藥物分析領域,表面增強拉曼光譜儀可檢測生物分子、腫瘤標志物,可以應用在尿液分析、血液分析、癌癥篩查,以及治療過程中的血藥濃度監(jiān)測等方面;在環(huán)境科學領域,表面增強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檢測方面。
預計2023年,全球表面增強拉曼光譜儀市場規(guī)模約為12.5億元;預計2023-2029年,全球表面增強拉曼光譜儀市場將繼續(xù)以7.8%的年復合增長率增長,到2029年市場規(guī)模將達到19.6億元。其中,預計2023年,中國表面增強拉曼光譜儀市場規(guī)模將達到2.1億元。
在全球范圍內,表面增強拉曼光譜儀生產商主要有賽默飛世爾(Thermo Fisher)、雷尼紹(Renishaw)、必達泰克(BWTEK)、賽譜司(SciAps)、堀場(Horiba)、海洋光學(Ocean Optics)、日本分光(JASCO)、WITec、Real-Time Analyzers等。其中,堀場、賽默飛世爾、雷尼紹、必達泰克處于全球主導地位,合計市場份額占比達到62%。