简介

1. 技术背景
1974年Fldshmann等人发现吸附在粗糙金银表面的tt旋分子的拉曼信号强度得到很大程度的提高,同时信号强度随着电极所加电位的变化而变化。1977 年,Jeanmaire 与 Van Duyne , Albrecht 与 Creighton等人经过系统的实验研究和理论计算,将这种与银、金、铜等粗糙表面相关的增强效应称为表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman Scattering, SERS)效应,对应的光谱称为表面增强拉曼光谱。随后,人们在其它粗糖表面也观察到SERS现象。SERS技术迅速发展,在分析科学、表面科学以及生物科学等领域得到广泛应用,成长为一种非常强大的分析工具。
传统的实验室监测技术设备贵重，操作复杂，仪器和分析价格高，分析时间长。改良后的便携式监测设备简单，现场可监测，分析时间短，成本低，但是其致命缺点为灵敏度低，辨识能力弱。此技术方案研发和产业化一系列便携式SERS检测系统的关键产品，以满足实时、快捷、灵敏的低浓度化学和生物分析监测的市场需求，并为环境保护、食品安全、安保安检等领域提供极具市场前景的突破性解决方案。
2.项目简介
研发和产业化一系列便携式SERS监测系统的关键产品；
以满足实时、快速、灵敏的低浓度化学和生物分析检测的市场需求；
为环境保护、食品安全、安保安检等领域提供极具市场前景的突破性解决方案。
痛点及解决方案：
1.检测手段变革
传统的实验室技术：
  •贵重、庞大，操作复杂
  • 仪器价格：$20-50万
  • 分析成本：$30-50/样品
  • 分析时间 2 - 15 天。
便携式/手持式
  • 小型，简单，现场检测
  • 仪器价格：$1-5万
  • 分析成本： $5-25/样品
  • 分析时间：几分钟之内

2.手持型/便携式检测系统致命缺陷：
灵敏度低：0.1%-1% 浓度（检测限）
辨识能力弱
3. 原理与方法
拉曼光谱是单色光束入射光的光子与分子发生非弹性散射的结果。在非弹性碰撞散射过程中，光子与分子之间发生能量交换，光子不仅改变运动方向，同时光子的一部分能量传递给分子，或分子的振动和转动能量传递给分子，从而改变了光子的频率，这种过程称为拉曼散射。吸附在粗糙银表面上的每个吡啶分子的拉曼散射信号与溶液相中的吡啶的拉曼散射信号相比，增强约6 个数量级，指出这是一种与粗糙表面相关的表面增强效应，被称为表面增强拉曼光谱（SERS） 效应。拉曼光谱分析包括定性分析和定量分析, SERS光谱处理与识别包含光谱预处理、特征提取、特征分类(定性分析)、数学建模(定量分析)。
4. 应用与影响
SERS技术可运用于界面和表面科学、材料分析、生物、医学、食品安全、环境监测和国家安全等领域。SERS技术不但具有拉曼光谱的大部分优点,能够提供更丰富的化学分子的结构信息,可实现实时、原位探测, 而且灵敏度高,数据处理简单,准确率高,是非常强有力的痕量检测工具。此技术方案目前已研发出便携式和手持式拉曼光谱仪，和SERS传感器芯片。下图展示了普通拉曼光谱和加强拉曼光谱对比。

5.关键技术创新
1.1 标准化取样系统 ---超前的设计理念
设计独特，即插即用，操作简单，功能强大；国际国内市场上均鲜有销售；解决SERS技术真正应用于实际/现场快速检测的关键。

1.2 标准化取样系统 ---当前进展/可行性分析
旋转调距取样模块——2.5微米可调
XYZ 平台——可视聚焦
流体式取样模块——微升级流体体积可控
2.1 SERS传感器 --- 创新型的制备工艺
多样化、可定制、低成本、高性能
步成型，无需昂贵复杂设备， 成本低廉
技术成熟，易批量生产
工艺灵活通用，适用不同基底材料（玻璃、塑料、金属氧化物、软性材料等）
SERS传感器芯片制备工艺比较

2.2 SERS传感器 ---当前进展/可行性分析
SNF系列SERS传感器：
SNF–GL
SNF–GC
SNF–GV
SNF–TNF
SNF–PDMS
SNF–PSS
SERS传感器测试效果
增强因子：> 106
检测限：10-7 - 10-9 M
以砷(As(V))为例：US EPA标准：10 ppb，检测限：< 5 ppb

 
6. 竞争优势
技术创新；产品性能；价格竞争；团队构成
当前实验室技术： $30-50/样品
同类产品：$25-100/pc

7.效果指标
此技术方案包括SERS传感器耗材产品和标准化取样系统（外设）。其技术效果和指标为：
7.1. 增强分子信号；
7.2. 提供超灵敏定性、定量信息；
7.3. 协助信号收集，简化操作流程，使检测更快速、可靠、稳定。   

8.应用范围

此技术方案可适用与表面科学、材料分析、生物、医学、食品安全、环境监测和国家安全等领域。

9.案例

工艺流程简介

技术特色

此技术方案具有以下技术优势：
灵敏度高，此技术方案信号增强达到10^6到10^14，其 检测限达到十亿分之一/ppb或更低（单分子检测）；
高辨识力，拉曼光谱 -- 分子光谱(指纹光谱)，多组分同时检测，并可区分同一元素的不同化学氧化态/物种；
降低检测成本，提高效率；
检测产品即插即用，方便快捷；
多功能多样化，性能卓越。