|
|
Surface-enhanced Raman scattering (SERS) based on surface plasmon resonance coupling techniques |
Shuping XU, Yu LIU, Haibo LI, Weiqing XU( ) |
State Key Laboratory of Supramolecular Structure and Materials, Jilin University, Changchun 130012, China |
|
|
Abstract Surface plasmon resonance (SPR) can provide a remarkably enhanced electromagetic field around metal surface. It is one of the enhancement models for explaining surface-enhanced Raman scattering (SERS) phonomenon. With the development of SERS theories and techniques, more and more studies referred to the configurations of the optical devices for coupling the excitation and radiation of SERS, including the prism-coupling, waveguide-coupling, and grating-coupling modes. In this review, we will summarize the recent experimental improvements on the surface plasmon-coupled SERS.
|
Keywords
surface-enhanced Raman scattering (SERS)
electromagnetic field
surface plasmon resonance (SPR)
metal film
grating
|
Corresponding Author(s):
XU Weiqing,Email:xuwq@jlu.edu.cn
|
Issue Date: 05 December 2011
|
|
1 |
Fleischmann, M.; Hendra, P. J.; McQuilla, A. J., Chem. Phys. Lett. 1974, 26, 163-166 doi: 10.1016/0009-2614(74)85388-1
|
2 |
Chang, R. K.; Furtak, T. E., eds., Surface-Enhanced Raman Scattering, Plenum Press, New York, 1982.
|
3 |
Jeanmaire, D. L.; Van Duyne, P. R., J. Electroanal. Chem. 1977, 84, 1-20 doi: 10.1016/S0022-0728(77)80224-6
|
4 |
Kerker, M., ed., Selected Papers on Surface-Enhanced Raman Scattering, SPIE, Bellingham, WA, 1990.
|
5 |
Kneipp, K.; Kneipp, H.; Itzkan, I.; Dasari, R. R.; Feld, M. S., Chem. Rev. 1999, 99, 2957-2976 doi: 10.1021/cr980133r pmid:11749507
|
6 |
Schatz, G. C.; Van Duyne, P. R., Handbook of Vibrational Spectroscopy Vol. 1: Electromagnetic Mechanism of Surface-Enhanced Spectroscopy, Chalmers, J. M., Griffiths, P. R., (Eds); John Wiley & Sons Ltd., Chichester, U.K .,2002, pp759-774
|
7 |
Kneipp, K.; Moskovits, M.; Kneipp, H., eds., Surface-Enhanced Raman Scattering- Physics and Applications, Springer, Heidelberg and Berlin, 2006
|
8 |
Graham, D.; Goodacre, R., Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 883-884 doi: 10.1039/b804297g pmid:18443673
|
9 |
Aroca, R., ed., Surface-Enhanced Vibrational Spectroscopy, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, UK, 2006, pp. 141-176
|
10 |
Nie, S.; Emory, S. R., Science 1997, 275, 1102-1106 doi: 10.1126/science.275.5303.1102 pmid:9027306
|
11 |
Kneipp, K.; Wang, Y.; Kneipp, H.; Perelman, L. T.; Ltzkan, I.; Dasari, R. R.; Feld, M. S., Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1667-1670 doi: 10.1103/PhysRevLett.78.1667
|
12 |
Xu, H. X.; Bjerneld, E. J.; K?ll, M.; B?rjesson, L., Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 4357-4360 doi: 10.1103/PhysRevLett.83.4357
|
13 |
Ekgasit, S.; Thammacharoen, C.; Yu, F.; Knoll, W., Anal. Chem. 2004, 76, 2210-2219 doi: 10.1021/ac035326f pmid:15080730
|
14 |
Brolo, A. G.; Kwok, S. C.; Moffitt, M. G.; Gordon, R.; Riordon, J.; Kavanagh, K. L., J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14936-14941 doi: 10.1021/ja0548687 pmid:16231950
|
15 |
Lakowicz, J. R.; Ray, K.; Chowdhury, M.; Szmacinski, H.; Fu, Y.; Zhang, J.; Nowaczyk, K., Analyst (Lond.) 2008, 133, 1308-1346 doi: 10.1039/b802918k
|
16 |
Hatta, A.; Ohshima, T.; Suetaka, W., Appl. Phys., A Mater. Sci. Process. 1982, 29, 71-75 doi: 10.1007/BF00632429
|
17 |
Ebbesen, T. W.; Lezec, H. J.; Ghaemi, H. F.; Thio, T.; Wolff, P. A., Nature 1998, 391, 667-669 doi: 10.1038/35570
|
18 |
Xu, H. X.; Aizpurua, J.; K?ll, M.; Apell, P., Phys. Rev. E Stat. Phys. Plasmas Fluids Relat. Interdiscip. Topics 2000, 62, 4318-4324 doi: 10.1103/PhysRevE.62.4318 pmid:11088961
|
19 |
Johansson, P.; Xu, H. X.; K?ll, M., Phys. Rev. B 2005, 72, 035427 doi: 10.1103/PhysRevB.72.035427
|
20 |
Moskovits, M., Rev. Mod. Phys. 1985, 57, 783-826 doi: 10.1103/RevModPhys.57.783
|
21 |
Schatz, G. C.; Young, M. A.; Van Duyne, R. P., Topics in Applied Physics 103, 19-45 doi: 10.1007/3-540-33567-6_2
|
22 |
Yoshida, K.; Itoh, T.; Tamaru, H.; Biju, V.; Ishikawa, M.; Ozaki, Y., Phys. Rev. B 2010, 81, 115406 doi: 10.1103/PhysRevB.81.115406
|
23 |
Itoh, T.; Hashimoto, K.; Ikehata, A.; Ozaki, Y., Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 5557-5559 doi: 10.1063/1.1637442
|
24 |
Itoh, T.; Hashimoto, K.; Ozaki, Y., Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 2274-2276 doi: 10.1063/1.1604188
|
25 |
McFarland, A. D.; Young, M. A.; Dieringer, J. A.; Van Duyne, R. P., J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11279-11285 doi: 10.1021/jp050508u pmid:16852377
|
26 |
Bouhelier, A.; Wiederrecht, G. P., Opt. Lett. 2005, 30, 884-886 doi: 10.1364/OL.30.000884 pmid:15865387
|
27 |
Shegai, T.; Brian, B.; Miljkovi?, V. D.; K?ll, M., ACS Nano 2011, 5, 2036-2041 doi: 10.1021/nn1031406 pmid:21323329
|
28 |
Kosemura, D.; Ogura, A., Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 212106 doi: 10.1063/1.3441042
|
29 |
Hayazawa, N.; Saito, Y.; Kawata, S., Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 6239 doi: 10.1063/1.1839646
|
30 |
Ren, B.; Picardi, G.; Pettinger, B.; Schuster, R.; Ertl, G., Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 139-142 doi: 10.1002/anie.200460656
|
31 |
Liu, Z.; Ding, S. Y.; Chen, Z. B.; Wang, X.; Tian, J. H.; Anema, J. R.; Zhou, X. S.; Wu, D. Y.; Mao, B. W.; Xu, X.; Ren, B.; Tian, Z. Q., Nature Commun. 2011, 2, 305 doi: 10.1038/ncomms1310
|
32 |
Hansen, W. N., J. Opt. Soc. Am. 1968, 58, 380-390 doi: 10.1364/JOSA.58.000380
|
33 |
Ekgasit, S.; Thammacharoen, C.; Knoll, W., Anal. Chem. 2004, 76, 561-568 doi: 10.1021/ac035042v pmid:14750847
|
34 |
Dornhaus, R.; Benner, R. E.; Chang, R. K.; Chabay, I., Surf. Sci. 1980, 101, 367-373 doi: 10.1016/0039-6028(80)90632-9
|
35 |
Giergiel, J.; Reed, C. E.; Hemminger, J. C.; Ushioda, S., J. Phys. Chem. 1988, 92, 5357-5365 doi: 10.1021/j100330a009
|
36 |
Yih, J. N.; Chen, S. J.; Huang, K. T.; Su, Y. T.; Lin, G. Y., Proc. SPIE 2004, 5327, 5-9 doi: 10.1117/12.530246
|
37 |
Liu, Y.; Xu, S. P.; Tang, B.; Wang, Y.; Zhou, J.; Zheng, X. L.; Zhao, B.; Xu, W. Q., Rev. Sci. Instrum. 2010, 81, 036105 doi: 10.1063/1.3321313 pmid:20370228
|
38 |
Hu, W. P.; Chen, S. J.; Yih, J. N.; Lin, G. Y.; Chang, G. L., Proc. SPIE 2004, 5327, 88-94 doi: 10.1117/12.530593
|
39 |
Chiu, K. C.; Yu, L. Y.; Yih, J. N.; Chen, S. J., Proc. SPIE 2007, 6450, 64500R doi: 10.1117/12.702094
|
40 |
Giergiel, J.; Reed, C. E.; Hemminger, J. C.; Ushioda, S., J. Phys. Chem. 1988, 92, 5357-5365 doi: 10.1021/j100330a009
|
41 |
Kocabas, A.; Ertas, G.; Senlik, S. S.; Aydinli, A., Opt. Express 2008, 17, 12469-12477 doi: 10.1364/OE.16.012469
|
42 |
Zhou, Q.; Li, X. W.; Fan, Q.; Zhang, X. X.; Zheng, J. W., Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 3970-3973
|
43 |
Orendorff, C. J.; Gole, A.; Sau, T. K.; Murphy, C. J., Anal. Chem. 2005, 77, 3261-3266 doi: 10.1021/ac048176x pmid:15889917
|
44 |
Daniels, J. K.; Chumanov, G., J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17936-17942 doi: 10.1021/jp053432a pmid:16853302
|
45 |
Kim, K.; Yoon, J. K., J. Phys. Chem. B 2005, 109, 20731-20736 doi: 10.1021/jp052829b pmid:16853687
|
46 |
Liu, Y.; Xu, S. P.; Li, H. B.; Jian, X. G.; Xu, W. Q., Chem. Commun. (Camb.) 2011, 47, 3784-3786 doi: 10.1039/c0cc04988c pmid:21298134
|
47 |
Sarid, D., Phys. Rev. Lett. 1981, 47, 1927-1930 doi: 10.1103/PhysRevLett.47.1927
|
48 |
Craig, A. E.; Olson, G. A.; Sarid, D., Opt. Lett. 1983, 8, 380-382 doi: 10.1364/OL.8.000380 pmid:19718121
|
49 |
Matsubara, K.; Kawata, S.; Minami, S., Opt. Lett. 1990, 15, 75-77 doi: 10.1364/OL.15.000075 pmid:19759716
|
50 |
Yang, F.; Bradberry, G. W.; Sambles, J. R., Phys. Rev. Lett. 1991, 66, 2030-2032 doi: 10.1103/PhysRevLett.66.2030 pmid:10043372
|
51 |
Kessler, M. A.; Hall, E. A. H., Thin Solid Films 1996, 272, 161-169 doi: 10.1016/0040-6090(95)08009-0
|
52 |
Lyndin, N. M.; Salakhutdinov, I. F.; Sychugov, V. A.; Usievich, B. A.; Pudonin, F. A.; Parriaux, O., Sens. Actuators B Chem. 1999, 54, 37-42 doi: 10.1016/S0925-4005(98)00324-4
|
53 |
Toyama, S.; Doumae, N.; Shoji, A.; Ikariyama, Y., Sens. Actuators B Chem. 2000, 65, 32-34 doi: 10.1016/S0925-4005(99)00427-X
|
54 |
Nenninger, G. G.; Tobiska, P.; Homola, J.; Yee, S. S., Sens. Actuators B Chem. 2001, 74, 145-151 doi: 10.1016/S0925-4005(00)00724-3
|
55 |
Liu, Y.; Xu, S. P.; Xuan, X. Y.; Zhao, B.; Xu, W. Q., J. Phys. Chem. Lett 2011, 2, 2218-2222 doi: 10.1021/jz200963x
|
56 |
Futamata, M., Appl. Opt. 1997, 36, 364-375 doi: 10.1364/AO.36.000364 pmid:18250683
|
57 |
Futamata, M.; Borthen, P.; Thomassen, J.; Schumacher, D.; Otto, A., Appl. Spectrosc. 1994, 48, 252-260 doi: 10.1366/0003702944028524
|
58 |
Futamata, M., Langmuir 1995, 11, 3894-3901 doi: 10.1021/la00010a046
|
59 |
Meyer, S. A.; Le Ru, E. C.; Etchegoin, P. G., Anal. Chem. 2011, 83, 2337-2344 doi: 10.1021/ac103273r pmid:21322587
|
60 |
Itoh, T.; Yoshida, K.; Biju, V.; Kikkawa, Y.; Ishikawa, M.; Ozaki, Y., Phys. Rev. B 2007, 76, 085405 doi: 10.1103/PhysRevB.76.085405
|
61 |
Laurent, G.; Félidj, N.; Truong, S. L.; Aubard, J.; Lévi, G.; Krenn, J. R.; Hohenau, A.; Leitner, A.; Aussenegg, F. R., Nano Lett. 2005, 5, 253-258 doi: 10.1021/nl048234u pmid:15794606
|
62 |
Dong, B.; Zhang, W.; Li, Z. P.; Sun, M. T., Plasmonics 2011, 6, 189-193 doi: 10.1007/s11468-010-9186-z
|
63 |
Xu, W. Q.; Xu, S. P.; Hu, B.; Wang, K. X.; Zhao, B.; Xie, Y. T.; Fan, Y. G., Chem. Res. Chin. Univ. 2004, 1, 144-147
|
64 |
Mullen, K. I.; Carron, K. T., Anal. Chem. 1991, 63, 2196-2199 doi: 10.1021/ac00019a023
|
65 |
Viets, C.; Hill, W., Sens. Actuators B Chem. 1998, 51, 92-99 . doi: 10.1016/S0925-4005(98)00170-1
|
66 |
Stokes, D. L.; Chi, Z.; Vo-Dinh, T., Appl. Spectrosc. 2004, 58, 292-298 doi: 10.1366/000370204322886636 pmid:15035709
|
67 |
Polwart, E.; Keir, R. L.; Davidson, C. M.; Smith, W. E.; Sadler, D. A., Appl. Spectrosc. 2000, 54, 522-527 doi: 10.1366/0003702001949690
|
68 |
Zheng, X. L.; Guo, D. W.; Shao, Y. L.; Jia, S. J.; Xu, S. P.; Zhao, B.; Xu, W. Q.; Corredor, C.; Lombardi, J. R., Langmuir 2008, 24, 4394-4398 doi: 10.1021/la703993j
|
69 |
Smythe, E. J.; Dickey, M. D.; Bao, J.; Whitesides, G. M.; Capasso, F., Nano Lett. 2009, 9, 1132-1138 doi: 10.1021/nl803668u pmid:19236032
|
70 |
Tian, M.; Lu, P.; Schülzgen, A.; Peyghambarian, N.; Liu, D., Opt. Commun. 2011, 284, 2061-2064 doi: 10.1016/j.optcom.2010.12.038
|
71 |
Lucotti, A.; Zerbi, G., Sens. Actuators B Chem. 2007, 121, 356-364 doi: 10.1016/j.snb.2006.03.050
|
72 |
Kostrewa, S.; Hill, W.; Klockow, D., Sens. Actuators B Chem. 1998, 51, 292-297 doi: 10.1016/S0925-4005(98)00230-5
|
73 |
Viets, C.; Hill, W., J. Raman. Spectrosc. 2000, 31, 625-631 doi: 10.1002/1097-4555(200007)31:7<625::AID-JRS589>3.0.CO;2-T
|
74 |
Zhang, Y.; Gu, C.; Schwartzberg, A. M.; Zhang, J. Z., Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 123105 doi: 10.1063/1.2051799
|
75 |
Xu, W. Q.; Xu, S. P.; Lu, Z. C.; Chen, L.; Zhao, B.; Ozaki, Y., Appl. Spectrosc . 2004, 58, 414-419 doi: 10.1366/000370204773580257
|
76 |
Yan, H.; Gu, C.; Yang, C. X.; Liu, J.; Jin, G. F.; Zhang, J. T.; Hou, L. T.; Yao, Y., Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 204101 doi: 10.1063/1.2388937
|
77 |
Amezcua-Correa, A.; Yang, J.; Finlayson, C. E.; Peacock, A. C.; Hayes, J. R.; Sazio, P. J. A.; Baumberg, J. J.; Howdle, S. M., Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 2024-2030 doi: 10.1002/adfm.200601125
|
78 |
Yan, H.; Liu, J.; Yang, C. X.; Jin, G. F.; Gu, C.; Hou, L. T., Opt. Express 2008, 16, 8300-8305 doi: 10.1364/OE.16.008300
|
79 |
Baumberg, J. J.; Kelf, T. A.; Sugawara, Y.; Cintra, S.; Abdelsalam, M. E.; Bartlett, P. N.; Russell, A. E., Nano Lett. 2005, 5, 2262-2267 doi: 10.1021/nl051618f
|
80 |
Sanda, P. N.; Warlaumont, J. M.; Demuth, J. E.; Tsang, J. C.; Christmann, K.; Bradley, J. A., Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 1519-1523 doi: 10.1103/PhysRevLett.45.1519
|
81 |
Otto, A., Appl. Surf. Sci. 1980, 6, 309-355 doi: 10.1016/0378-5963(80)90020-3
|
82 |
Liao, P. F.; Bergman, J. G.; Chemla, D. S.; Wokaun, A.; Melagailis, J.; Hawryluk, A. M.; Economou, N. P., Chem. Phys. Lett. 1981, 82, 355-359 doi: 10.1016/0009-2614(81)85172-X
|
83 |
Kahl, M.; Voges, E., Phys. Rev. B 2000, 61, 14078-14088 doi: 10.1103/PhysRevB.61.14078
|
84 |
Du, L.; Zhang, X.; Mei, T.; Yuan, X., Opt. Express 2010, 18, 1959-1965 doi: 10.1364/OE.18.001959 pmid:20174025
|
85 |
Kocabas, A.; Ertas, G.; Senlik, S. S.; Aydinli, A., Opt. Express 2008, 16, 12469-12477 doi: 10.1364/OE.16.012469 pmid:18711483
|
86 |
Chan, C. Y.; Xu, J. B.; Waye, M. Y.; Ong, H. C., Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 033104 doi: 10.1063/1.3291109
|
87 |
Hu, W. F.; Zou, S. L., J. Phys. Chem. C 2011, 115, 4523-4532 doi: 10.1021/jp1110373
|
88 |
Bouhelier, A.; Wiederrecht, G. P., Opt. Lett. 2005, , 30, 884-886 doi: 10.1364/OL.30.000884 pmid:15865387
|
89 |
Dantham, V. R.; Bisht, P. B.; Namboodiri, C. K. R., J. Appl. Phys. 2011, 109, 103103 doi: 10.1063/1.3590156
|
|
Viewed |
|
|
|
Full text
|
|
|
|
|
Abstract
|
|
|
|
|
Cited |
|
|
|
|
|
Shared |
|
|
|
|
|
Discussed |
|
|
|
|