표면증강 라만 분광법(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)

표면증강 라만 분광법(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)

 

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라만 분광법은 시료에 존재하는 특정 작용기의 진동 에너지를 측정하여 분자의 구조를 유추할 수 있는 유용한 분석 방법이다. 그러나 분자의 낮은 라만 산란 확률 및 강한 배경-형광의 발생 가능성으로 인해 초창기 라만 분광법의 응용은 제한적이었다.

 

거칠게 처리한 은(silver) 전극 또는 은 콜로이드 표면에 흡착된 분자의 라만 산란 신호가 103~108배 정도 증강되는 표면증강 라만 산란(surface enhanced Raman scattering, SERS) 현상이 발견되고서부터[8-10], 정상 라만 산란(normal Raman scattering, NRS)의 낮은 검출 감도와 관련된 단점은 극복되었다. 따라서 매우 묽은 수용액 시료(as low as 10-6 M)의 스펙트럼과 함께 가시광선 영역의 레이저로 여기(exciting) 시 강한 배경-형광이 발생하는 시료의 스펙트럼까지 얻을 수 있게 되어 SERS는 분석 도구로서의 라만 분광법의 응용 영역을 확대시켰다[18].

 

표면증강 라만 분광법은 여러 가지 분야에서, 특히 응축상-금속 계면(condensed phase-metal interfaces)에 대한 연구에 있어서 대변혁을 일으켰다. 용액으로부터 금속 표면 위로 흡착된 분자 또는 이온에 대한 연구, 경쟁적인 흡착 과정의 관찰, 그리고 용액-금속 계면에서 일어나는 반응의 감시가 가능하게 되었다. 또한 금속 표면에 흡착된 분자나 이온의 라만 세기(intensity)만 107배까지 증강이 일어나고, 용매나 용액에 남아 있는 물질의 라만 세기는 증강이 거의 안 일어나기 때문에, 흡착된 물질만을 선택적으로 분석하는 것이 가능하였다.

 

표면증강 효과가 크다는 점과 SERS 실험에 요구되는 시료의 양이 작아도 된다는 점 때문에, SERS는 검출 감도가 뛰어난 기술이다. SERS 효과와 함께 RRS 효과가 동시에 나타날 경우(surface enhanced resonance Raman scattering, SERRS), 검출 한계는 더욱더 증가한다. 현재(2003년) 최적 조건 하에서의 검출 한계는 picomole에서 femtomole까지의 범위를 나타내고 있다.

 

 

References

 

8. Fleischmann, M.; Hendra, P. J.; McQuillan, A. J. Chem. Phys. Lett. 1974, 26, 163.

9. Jeanmaire, D. J.; Van Duyne, R. P. J. Electroanal. Chem. 1977, 84, 1.

10. Albrecht, M. G.; Creighton, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 5215.

11. Long, D. A. Raman Spectroscopy; McGraw-Hill Int. Book Co.: New York, 1977.

12. Spiro, T. G.; Smulevich, G.; Su, C. Biochemistry 1990, 29, 4497.

13. Asher, S. A. Methods Enzymol. 1981, 76, 372.

14. Mathies, R. A.; Smith, S. O.; Palings, I. In Biological Applications of RS; Spiro, T. G., Ed.; John Wiley and Sons: New York, 1987; Vol. II.

15. Chase, B. Anal. Chem. 1987, 59, 881 A.

16. Cutler, D. J. Spectrochim. Acta 1990, 46A, 131.

17. Crookell, A.; Hendra, P. J.; Mould, H. M.; Turner, A. J. J. Raman Spectrosc. 1990, 21, 85.

18. Seki, H. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1986, 39, 289.

 

 

 

[키워드] 라만 기준문서, raman 기준문서