TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂN TRÀO
KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC HẠT
NANO BẠC ĐỂ SỬ DỤNG LÀM ĐẾ TÁN XẠ
RAMAN TĂNG CƯỜNG BỀ MẶT

Tuyên Quang, 2018

i


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂN TRÀO
KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC HẠT
NANO BẠC ĐỂ SỬ DỤNG LÀM ĐẾ TÁN XẠ
RAMAN TĂNG CƯỜNG BỀ MẶT

Người thực hiện: Nguyễn Thế Hiếu
Khóa: 2014 – 2018
Ngành: Vật lý
Chuyên ngành: Vật lý Môi trường
Người hướng dẫn: TS Cao Tuấn Anh

Tuyên Quang, 2018

ii

1.3.1.2. Cơ chế tăng cường hóa học .................................................. 15
1.3.2. Các loại đế SERS ..................................................................... 18
1.3.3. Hệ số tăng cường SERS ........................................................... 20
1.3.4. Các ứng dụng của SERS .......................................................... 21
1.3.4.1. Ứng dụng trong các cảm biến sinh học ................................. 21
1.3.4.2. Ứng dụng trong các phân tích môi trường ............................. 21
1.3.5. Ưu điểm và nhược điểm của SERS .......................................... 22
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................ 24
2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO ĐẾ SERS ............................... 24
2.1.1. Phương pháp lắng đọng hóa học.............................................. 24
2.1.2. Phương pháp điện hóa ............................................................. 25
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ KHẢO SÁT HÌNH THÁI
BỀ MẶT............................................................................................... 26
2.2.1. Kính hiển vi điện tử quét ......................................................... 26
2.2.2. Kính hiển vi lực nguyên tử ...................................................... 28
2.2.3. Kính hiển vi quét xuyên ngầm ................................................. 30
2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ KHẢO SÁT CẤU TRÚC
............................................................................................................. 31
2.2.1. Nhiễu xạ tia X .......................................................................... 31
2.3.2. Hiển vi điện tử truyền qua ....................................................... 33
2.3.3. Phương pháp phân tích phổ (EDX) ......................................... 34

iv


CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC HẠT NANO BẠC BẰNG
PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG HÓA HỌC VÀ ĐIỆN HÓA ĐỂ SỬ DỤNG
LÀM ĐẾ TÁN XẠ RAMAN TĂNG CƯỜNG BỀ MẶT (SERS)...................... 37
3.1. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC HẠT NANO BẠC BẰNG
PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG HÓA HỌC....................................... 37

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AgNP

- hạt nano bạc

AgNPs@Si - các mảng hạt nano bạc trên đế silic phẳng
CSD

- phương pháp lắng đọng hóa học

DC

- nguồn điện một chiều

Đ.V.T.Y

- đơn vị tùy ý

EM

- điện từ

SEM

- kính hiển vi điện tử quét

AFM

- kính hiển vi lực nguyên tử


- micromét, đơn vị đo độ dài (=10-6 m)

nm

- nanomét, đơn vị đo độ dài (=10-9 m)

cm

- centimét, đơn vị đo độ dài

cm2

- centimét vuông, đơn vị đo diện tích

A

- ampe, đơn vị đo cường độ dòng điện

mA

- miliampe, đơn vị đo cường độ dòng điện (=10-3 A)

e-

- điện tử

M

- mol/ lít


dư lượng các chất hữu cơ độc hại ........................................................48
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1. Mô hình miêu tả sự tương tác của ánh sáng đơn sắc tần số  0 với
tinh thể ............................................................................................... 4
Hình 1. 2. Sơ đồ biểu diễn tán xạ Raman và tán xạ Rayleigh: (a) sơ đồ năng
lượng của các quá trình tán xạ; (b) Phổ tán xạ Raman và tán xạ
Rayleigh. ............................................................................................ 5
Hình 1. 3. Sơ đồ minh họa hiệu ứng SERS. Phân tử (màu xanh) được hấp phụ
trên các hạt nanô kim loại (màu cam), khi chiếu ánh sáng vào hệ này,
cường độ tán xạ Raman của phân tử tăng lên nhiều lần. Phổ minh họa là
phổ SERS của 109 M adenine hấp thụ trên các đám nanô bạc. ............... 9
Hình 1. 4. Sơ đồ minh họa cộng hưởng plasmon bề mặt định xứ (LSPR) với
các điện tử dẫn tự do trong các hạt nanô kim loại được định hướng theo
dao động do sự kết nối mạnh với ánh sáng tới. ....................................14
Hình 1. 5. Sơ đồ năng lượng của một hệ phân tử - kim loại trong đó các quá
trình cộng hưởng Raman bao gồm phân tử (đường dẫn (a)) và các trạng
thái phân tử và kim loại (đường dẫn (b),(c)) cũng được chỉ ra

17

Hình 2. 1. Sơ đồ phương pháp điện hóa......................................................26
Hình 2. 2. Thiết bị kính hiển vi điện tử quét Jeol 5410 LV tại Trung tâm Khoa
học Vật liệu .......................................................................................27
Hình 2. 3. Sơ đồ khối của kính hiển vi điện tử quét: (1) Súng điện tử, (2) Thấu
kính điện từ, (3) Mẫu đo, (4) Bộ phát quét, (5) Đầu thu, (6) Bộ khuếch đại,
(7) Đèn hình.......................................................................................27
viii


Hình 2. 4. Mô hình đo kính hiển vi lực nguyên tử .......................................29

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay các vấn đề liên quan tới môi trường đang rất được quan tâm cả
ở Việt Nam và trên thế giới. Trong đó vấn đề đầu tiên được quan tâm đó là việc
phân tích chất lượng của môi trường đặc biệt là môi trường nước và không khí.
Đối với môi trường nước, có rất nhiều phương pháp để phân tích chất lượng
của nó, trong đó phổ biến nhất là phương pháp sắc ký. Đây là phương pháp tốt
nhất hiện nay để đánh giá về dư lượng các chất độc hại trong nước. Tuy vậy,
chi phí cho phương pháp này khá tốn kém, hơn nữa thời gian thực hiện một
phép đo là khá lâu. Bên cạnh đó, phương pháp tán xạ Raman tăng cường bề
mặt là một phương pháp đang được nghiên cứu rất nhiều vì nó có khả năng
phân tích chất lượng của môi trường đặc biệt là môi trường nước một cách
nhanh chóng và ít tốn kém.
SERS là phương pháp làm tăng cường độ tín hiệu Raman lên nhiều lần.
Đó là kết quả của sự tăng cường trong tán xạ Raman do phân tử hấp thụ trên bề
mặt thô nhám của kim loại. Từ khi tán xạ Raman tăng cường bề mặt được
nghiên cứu, các kết quả cho thấy hiệu quả của SERS về cả lý thuyết lẫn thực
nghiệm trong nhiều lĩnh vực bao gồm điện hoá học, vật lý, khoa học vật liệu,
khoa học bề mặt, công nghệ nano và khoa học sự sống. Phương pháp này đã và
đang được phát triển để phát hiện một lượng rất nhỏ của các phân tử hóa học
hữu cơ hoặc sinh học và trong một vài trường hợp, SERS thậm chí có thể phát
hiện tới đơn phân tử. Ngoài ra, với việc phát hiện được vết của các phân tử hữu
cơ, SERS có thể giúp ta phát hiện được dư lượng chất hữu cơ độc hại trong
thực phẩm. Với việc phát hiện được vết của các virut, SERS có thể giúp ta
chuẩn đoán bệnh tật. Các thí dụ nói trên về ứng dụng của SERS đã cho thấy
SERS rất đáng được nghiên cứu và ứng dụng.
Chính vì vậy nên tôi quyết định chọn vấn đề này làm đối tượng nghiên
cứu. Với mục đích tìm hiểu và nghiên cứu về tán xạ Raman tăng cường bề mặt
(SERS) và các phương pháp chế tạo đế SERS nên tôi đã chọn đề tài “Nghiên
cứu chế tạo các hạt nano bạc bằng phương pháp lắng đọng hóa học và điện

giải Nobel vật lý vào năm 1930. Đây là hiện tượng thay đổi tần số của ánh sáng
tán xạ do đó quan sát thấy các vạch phổ bổ sung mà tần số của nó là tổ hợp của
các tần số ánh sáng tới và các tần số dao động quay.
Tán xạ Raman là tán xạ không đàn hồi của một sóng điện từ với vật chất.
Sự khác nhau về năng lượng của photon tới và photon tán xạ tương ứng với
năng lượng dao động trong mạng tinh thể. Photon tán xạ có thể có năng lượng
lớn hơn hoặc nhỏ hơn so với năng lượng của photon tới. Thông thường các
photon tới nằm trong vùng phổ nhìn thấy, nhưng cũng có thể sử dụng các
photon trong vùng hồng ngoại gần và vùng cực tím.
* Cơ chế tán xạ Raman
Khi chiếu photon có tần số  0 (hay năng lượng h 0 ) tới một phân tử (hoặc một
tinh thể), photon bị tán xạ theo tất cả các hướng (Hình 1.1). Tán xạ có thể là
đàn hồi hoặc không đàn hồi. Trong trường hợp tán xạ đàn hồi, các photon bị
tán xạ có cùng tần số  0 với photon tới (trường hợp này được gọi là tán xạ
Rayleigh), xác suất xảy ra quá trình này là lớn. Trong trường hợp có trao đổi
năng lượng, các photon bị tán xạ có tần số (hay năng lượng) lớn hơn hoặc nhỏ
hơn năng lượng của photon tới:    0  i , trong đó  i là tần số của dao động
phân tử (hay tinh thể). Trường hợp này được gọi là tán xạ Raman, có xác suất
thấp. Nếu photon tán xạ có tần số thấp hơn tần số photon tới (    0  i ), ta có
vạch Stokes trong phổ Raman. Trường hợp photon tán xạ có tần số lớn hơn tần
số photon tới (    0  i ) ta có các vạch đối Stokes (anti-Stocke) trong phổ
Raman. Các vạch Stokes luôn có cường độ mạnh hơn các vạch anti-Stokes và
người ta dùng các vạch Stoke này để nghiên cứu vật liệu bằng phương pháp tán

3


xạ Raman. Ánh sáng phản xạ và ánh sáng chiếu vào bao giờ cũng có tần số lệch
nhau một khoảng đúng bằng tần số dao động của phân tử được ánh sáng chiếu
vào, không phụ thuộc vào tần số của ánh sáng chiếu vào. Chính vì vậy, độ lệch

h 0  h 1  h

(2)

Cường độ của vạch Stockes lớn hơn nhiều so với vạch anti - Stockes.
Nguyên nhân là do trong điều kiện bình thường, các nguyên tử ở trạng thái cơ
bản nhiều hơn rất nhiều so với các nguyên tử ở trạng thái kích thích (định luật
phân bố Maxwell-Boltzmann), vì vậy số nguyên tử tham gia vào quá trình
Stockes lớn hơn rất nhiều so với các nguyên tử tham gia vào quá trình anti Stockes.

Hình 1. 2. Sơ đồ biểu diễn tán xạ Raman và tán xạ Rayleigh: (a) sơ đồ năng
lượng của các quá trình tán xạ; (b) Phổ tán xạ Raman và tán xạ Rayleigh.
Sự chênh lệch về năng lượng ánh sáng tới và ánh sáng tán xạ được gọi là
độ dịch Raman (Raman shift) và được xác định thông qua phương trình: tới
∆𝐸 =

1
𝜆 𝑡ớ𝑖

−

1

(3)

𝜆 𝑡á𝑛 𝑥ạ

trong đó ΔE là dịch chuyển Raman về bước sóng, tới là bước sóng của
ánh sáng tới còn tán xạ là bước sóng của ánh sáng tán xạ.
Không phải trên tất cả các dao động của ta đều quan sát được phổ Raman.

do tín hiệu huỳnh quang mà tín hiệu này có thể mạnh hơn tới 104 lần. Để tránh
nhiễu huỳnh quang, người ta không kích thích lên các mức quá cao. Một bước
ngoặt lớn đã xảy ra vào những năm 1970, khi lần đầu tiên người ta phát hiện ra
6


rằng sự có mặt của một bề mặt kim loại thích hợp sẽ làm cho cường độ tín hiệu
Raman tăng lên 103-106 lần, đặc biệt tăng mạnh là tín hiệu Raman của các phân
tử có chứa liên kết đôi cacbon. Từ đây bắt đầu kỷ nguyên của “Tán xạ Raman
Tăng cường Bề mặt” (SERS) như một kỹ thuật phân tích xác định sự có mặt
của những lượng vết của các phân tử hữu cơ và sinh học.
1.2. PLASMON VÀ CỘNG HƯỞNG PLASMON BỀ MẶT
Về mặt vật lý, một plasmon là một lượng tử của dao động plasma, nó
được coi như một giả hạt vì nó phát sinh từ lượng tử của dao động plasma.
Ngoài ra, trong các cấu trúc kim loại, các tính chất quang học chủ yếu là do các
electron dẫn của kim loại. Khi ánh sáng chiếu vào bề mặt kim loại, điện trường
của sóng điện từ tác động lên các electron tự do trên bề mặt hạt nano, làm
electron bị dồn về một phía, gây ra sự phân cực. Sau đó, dưới tác dụng của lực
phục hồi Coulombic, các electron sẽ trở lại vị trí ban đầu. Vì có bản chất sóng,
nên điện trường dao động làm cho sự phân cực này dao động theo. Hệ dao động
này được gọi là plasmon trong không gian của cấu trúc kim loại đó. Như vậy,
plasmon là những dao động của mật độ điện tử tự do trong kim loại. Vì plasmon
là lượng tử của dao động plasma cổ điển, hầu hết các tính chất của chúng có
thể được bắt nguồn trực tiếp từ phương trình Maxwell.
Plasmon bề mặt là những sóng điện từ đựợc truyền dọc theo giao diện
kim loại - điện môi. Đơn giản hơn, ta có thể định nghĩa: plasmon bề mặt là sự
dao động của điện tử tự do ở bề mặt của hạt nanô với sự kích thích của ánh
sáng tới. Cường độ điện trường của plasmon bề mặt giảm theo hàm mũ khi xa
dần giao diện kim loại - điện môi.
Khi tần số dao động của đám mây electron trùng với tần số của một bức

ứng Raman thường rất thấp, chỉ vào khoảng 10-8 cường độ ánh sáng tới. Vì vậy
rất khó để thu được tín hiệu Raman của các phân tử với nồng độ thấp. Ứng
dụng của tán xạ Raman trong việc phân tích phát hiện các phân tử do vậy cũng
bị hạn chế rất nhiều.
Một bước ngoặt lớn đã xảy ra vào năm 1974, khi nhóm nghiên cứu của
Fleischmann [1] đã phát hiện ra rằng sự có mặt của một điện cực Ag nhám sẽ
làm cho cường độ tín hiệu Raman của pyridin hấp thụ trên bề mặt điện cực đó
tăng lên nhiều lần. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, các tín hiệu Raman

8


thực sự sẽ bị suy yếu đi khi độ gồ ghề của bề mặt được tăng lên do đó sự tăng
lên của điện tích bề mặt không thể là lời giải thích đầy đủ cho sự tăng cường
tín hiệu này. Vào năm 1977, hai công trình nghiên cứu độc lập và được thực
hiện đồng thời bởi Jeanmaire và Van Duyne [2] và Albrecht và Creighton [3]
đã chỉ ra rằng cường độ tín hiệu mạnh quan sát được không thể chỉ đơn giản là
do sự gia tăng số tán xạ mà phải được gây ra bởi một sự tăng cường trong hiệu
suất tán xạ Raman. Jeanmaire và Van Duyne đã đề xuất một cơ chế tăng cường
điện từ trường còn Albrecht và Creighton lại cho rằng sự cộng hưởng tán xạ
Raman từ các trạng thái điện tử phân tử được mở rộng bởi sự tương tác của
chúng với bề mặt kim loại có thể là nguồn gốc của sự tăng cường tín hiệu
Raman. Ngay sau đó sự tăng cường mạnh tín hiệu Raman đã được xác nhận đối
với nhiều phân tử được gắn với các cấu trúc nanô kim loại có kích thước vào
khoảng vài chục nanomet [4]. Những thí nghiệm này cho thấy SERS không hẳn
là một hiệu ứng bề mặt mà nó còn là một hiệu ứng cấu trúc nanô.

Hình 1. 3. Sơ đồ minh họa hiệu ứng SERS. Phân tử (màu xanh) được hấp phụ
trên các hạt nanô kim loại (màu cam), khi chiếu ánh sáng vào hệ này, cường
độ tán xạ Raman của phân tử tăng lên nhiều lần. Phổ minh họa là phổ SERS


triển khai nhằm làm rõ cơ chế của SERS nhưng hầu hết đều tập trung vào các
ứng dụng của nó. Tính đa ngành và tính đặc trưng cao của kỹ thuật Raman cùng
với các cải thiện về độ nhạy của SERS khiến nó trở thành một kỹ thuật hấp dẫn
và đầy hứa hẹn. Cho đến nay SERS vẫn đang là một lĩnh vực nghiên cứu rất
hấp dẫn và thu hút được rất nhiều sự quan tâm. SERS cung cấp một dấu hiệu
đặc trưng của các phân tử và các dấu hiệu này có thể dễ dàng phân biệt với các
tín hiệu nền. Ngoài ra nó cho phép khả năng đồng thời theo dõi nhiều mẫu.
SERS có thể được áp dụng trực tiếp vào phân tử bất kỳ không giống như quang
phổ huỳnh quang với việc đòi hỏi sự hiện diện của một nghiệm huỳnh quang
và nó có thể làm việc tại bước sóng kích thích bất kỳ với các chất nền thích
hợp. Phương pháp này đã và đang được phát triển để phát hiện một lượng rất
nhỏ của các phân tử hóa học hữu cơ hoặc sinh học và trong một vài trường hợp,
SERS thậm chí có thể phát hiện tới đơn phân tử [13-15].
1.3.1. Các cơ chế tăng cường SERS
Các cơ chế gây ra tăng cường SERS đến nay vẫn còn nhiều điểm chưa
được làm rõ. Tuy nhiên phần lớn các công trình nghiên cứu về SERS cho đến

10


nay đều cho rằng có hai cơ chế chủ yếu góp phần vào sự tăng cường tín hiệu
trong hiệu ứng SERS là cơ chế điện từ và cơ chế hóa học. Cơ chế điện từ tập
trung vào các trường điện được tăng cường hỗ trợ trên các bề mặt nanô kim
loại và cơ chế hóa học lại đề cập đến những thay đổi trong cấu trúc điện tử của
các phân tử xảy ra do sự hấp thụ của chúng trên các bề mặt kim loại. Hầu hết
các nghiên cứu cho thấy sự tăng cường hóa học đóng góp vào cơ chế SERS
thấp hơn nhiều so với sự tăng cường điện. Cụ thể trong một số trường hợp, sự
tăng cường SERS có thể đạt đến 1014 thì sự tăng cường điện từ sẽ đóng góp ít
nhất 108 - 1010, trong khi sự tăng cường hóa học chỉ đóng góp cỡ 101 - 102.

Raman của các phân tử chất phân tích sẽ được tăng cường [16].
Cơ chế EM có thể được giải thích như mô tả của Kneipp và cộng sự.
Trong sơ đồ cơ chế EM, đế SERS là một quả cầu kim loại nhỏ với hằng số điện
môi phức:  ( )   r   i ,với ν là tần số và r, i tương ứng là phần thực và phần ảo
của hằng số điện môi của kim loại. Hằng số điện môi của môi trường xung
quanh là  0 . Đường kính của quả cầu 2r được giả định là nhỏ hơn nhiều so với
bước sóng ánh sáng λ (giới hạn Rayleigh). Một phân tử được đặt ở một khoảng
cách d từ hạt nanô kim loại và được chiếu xạ bởi một điện trường tới E0 .
Trường tới gây ra một moment lưỡng cực trong hạt nanô kim loại với một
trường ESP . Trường tại vị trí phân tử EM sau đó là chồng chất của trường tới và
các trường của lưỡng cực gây ra trong các hạt kim loại, được cho bởi:

EM  E0  ESP

ESP  r 3

(3)

  0
1
E0
  2 0 (r  d )3

(4)

Sự tăng cường được biểu diễn bởi hệ số tăng cường trường A(ν) được
xác định bằng tỷ lệ của trường này ở vị trí của phân tử và trường tới:

A(ν) =


ε(νS ) - ε 0  r 
G em (νS ) = A(ν L ) A(νS ) 


ε(ν L ) + 2ε 0 ε(νS ) + 2ε 0  r + d 
2

2

(6)

Với A( L ) và A( S ) tương ứng là các hệ số tăng cường của trường laser
2

2

tới tại tần số νL và trường tán xạ Raman tại tần số S .Công thức này dựa trên
một mô hình rất đơn giản đã mô tả tính chất quan trọng và đặc thù của sự tăng
cường SERS điện từ. Nó cho thấy rằng mức độ tăng cường như bằng lũy thừa
bốn của trường định xứ của cấu trúc nanô kim loại và nó sẽ trở nên rất mạnh
khi sự kích thích và các trường tán xạ cộng hưởng với plasmon bề mặt. Sự tăng
cường điện từ không yêu cầu tiếp xúc trực tiếp giữa các phân tử và kim loại,
nhưng lại phụ thuộc rất nhiều vào khoảng cách giữa chúng như được chỉ ra
trong phương trình (6). Sự tăng cường giảm dần theo sự tăng khoảng cách theo
hệ số (1/d)12 với d > r.

13


Hình 1. 4. Sơ đồ minh họa cộng hưởng plasmon bề mặt định xứ (LSPR) với



lưỡng cực mà các dao động đa cực và các quá trình khác trong kim loại cũng
sẽ được kích thích. Khác với plasmon lưỡng cực, các dao động đa cực và các
quá trình khác là các quá trình không bức xạ. Vì vậy, sự tăng cường SERS do
đó sẽ bị giảm dần đi. Tuy nhiên, nếu kích thước của kim loại trở nên quá nhỏ,
độ dẫn hiệu dụng của các hạt nanô kim loại sẽ bị giảm đi do các quá trình tán
xạ điện tử tại bề mặt của các hạt. Sự tăng cường SERS vì vậy cũng bị giảm đi.
Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng, sẽ có một vùng kích thước tối ưu của các cấu
trúc kim loại đối với sự tăng cường SERS. Đối với các kim loại quý như Ag,
Au, Pt, …, vùng kích thước tối ưu này là từ 30 đến 150 nm [16].
1.3.1.2. Cơ chế tăng cường hóa học
Một số bằng chứng cho thấy cơ chế điện từ không phải là duy nhất trong
SERS và tồn tại một cơ chế tăng cường thứ hai hoạt động độc lập với cơ chế
điện từ. Đối với các hệ, cả hai cơ chế này đồng thời xảy ra và hiệu ứng được
nhân lên.
Nếu SERS chỉ đơn thuần là một cơ chế tăng cường điện từ mạnh thì sự
tăng cường Raman mạnh sẽ được quan sát thấy đối với một phân tử bất kỳ nằm
gần một cấu trúc nanô kim loại bạc hay vàng, nhưng điều này lại không hoàn
toàn đúng. Methanol không hiển thị bất kỳ một sự tăng cường SERS nào dù nó
có tín hiệu Raman mạnh. Hoặc một quan sát thực nghiệm cho thấy khi ở trong
cùng một điều kiện thí nghiệm như nhau thì tỉ số cường độ SERS của khí CO2
và các phân tử N2 khác nhau 200 lần [21]. Kết quả này cũng không thể giải
thích được bằng cơ chế tăng cường điện từ. Các hệ số tăng cường điện từ tốt
nhất cũng chêch lệch một khoảng hơn hai bậc so với các hệ số tăng cường SERS
tốt nhất quan sát được bằng thực nghiệm đạt khoảng 1014, điều này cho thấy sự
tồn tại của cơ chế tăng cường bù thêm vào cho các hệ số bị thiếu đi. Những
phát hiện thực nghiệm này cho thấy một sự phụ thuộc của hiệu ứng SERS vào
sự chọn lọc phân tử và tính chất hóa học của phân tử và biểu thị sự hiện diện
của một cơ chế tăng cường “hóa học” bổ sung trong SERS.

Một hiệu ứng SERS lớp đầu tiên khác được quy cho sự truyền điện tích
động học, có thể được mô tả bởi bốn bước sau đây: (a) sự hủy photon, sự kích
thích một điện tử vào trạng thái “điện tử nóng”, (b) chuyển giao điện tử nóng

16