拉曼光谱广泛用于分析科学通过分子结构指纹识别分子

拉曼光谱广泛用于分析科学，通过分子结构指纹识别分子。在生物学背景下，拉曼响应提供了有价值的无标记特定对比度，可以区分不同的细胞和组织内容。不幸的是，自发拉曼散射非常微弱，比荧光弱十多个数量级。不出所料，荧光显微镜通常是活细胞成像等应用的首选。幸运的是，拉曼可以在金属表面或金属纳米间隙中显着增强，这种表面增强拉曼散射 (SERS) 甚至可以克服荧光响应。因此，纳米 SERS 探针是生物传感应用的有希望的候选者，保留了内在的分子特异性。仍然，

现在，ICFO 研究人员 Matz Liebel 和 Nicolas Pazos-Perez 在 ICREA 教授 Niek van Hulst (ICFO) 和 Ramon Alvarez-Puebla (Univ. Rovira i Virgili) 的小组中工作，提出了“全息拉曼显微镜”。首先，他们用小的纳米颗粒构建块合成了等离子体超簇，以在有限的簇大小中产生非常强的电场。这些极其明亮的 SERS 纳米探针在近红外区域需要非常低的照明光照射，从而将活细胞的潜在光损伤降至最低，并允许进行宽视场拉曼成像。其次，他们利用明亮的 SERS 探针实现 3-D 全息成像，使用 Liebel 和团队在Science Advances研究中开发的非相干全息显微镜方案. 值得注意的是，非相干拉曼散射通过“自干涉”实现了拉曼全息。

Liebel 和 Pazos-Perez 展示了宽场拉曼图像的傅立叶变换拉曼光谱，并且能够从一次单次拍摄中定位 3-D 体积中的单个 SERS 粒子。然后，作者使用这些功能在三个维度上识别和跟踪活细胞内的单个 SERS 纳米粒子。

发表在Nature Nanotechnology 上的结果代表了在许多不同场景中向多重单次三维浓度映射迈出的重要一步，包括活细胞和组织询问以及可能的防伪应用。