综述：表面增强拉曼散射与表面增强荧光双模式检测基底：类型、研究进展与展望

这篇综述系统阐述了基于表面增强拉曼散射（SERS）和表面增强荧光（SEF）的双模式光学平台，其结合了荧光成像的快速直观性与SERS的多重检测优势，在生物检测与成像领域展现出巨大潜力。文章重点探讨了基底形貌结构、分子与纳米颗粒距离效应等关键特性，并提出通过优化壳层厚度解决SERS与SEF信号冲突的策略，为极端环境分析提供了新思路。

　　

Abstract

表面增强拉曼散射（SERS）与表面增强荧光（SEF）双模式光学平台融合了荧光成像的快速响应与SERS的多重检测能力，成为生物医学检测领域的研究热点。当待测分子位于粗糙金属表面（尤其是纳米结构间隙或尖端）时，局域表面等离子体共振（LSPR）产生的电磁场增强可显著提升分子散射截面（SERS效应）或荧光强度（SEF效应）。尽管两者增强机制不同，但通过合理设计壳隔离纳米粒子（SHINs）的壳层厚度，可协调分子-基底距离矛盾，实现信号协同增强。

Introduction

SERS与SEF技术发展近50年，其增强机制已逐步明确。SERS能提供分子指纹信息但耗时较长，而SEF具备实时定量优势，两者互补性推动双模式检测平台的兴起。然而，SERS需要分子与基底_{1-3 nm}的近距离以获取最大增强，而SEF最佳距离为_{5-20 nm}以避免荧光猝灭。通过调控SHINs的二氧化硅或氧化铝壳层厚度，可同步实现两种信号优化，这一策略在活细胞传感、药物递送等领域展现出独特价值。

SERS Mechanisms

SERS增强主要源于电磁场增强（EM）与化学增强（CM）机制。EM效应与LSPR密切相关，而CM涉及分子-基底电荷转移。SEF增强则依赖金属纳米结构对荧光分子激发/发射效率的调控，其最佳增强距离受Purcell效应和能量转移平衡影响。

Research status of SERS-SEF dual mode substrate

早期研究多采用金/银纳米溶胶作为基底，但其稳定性较差。近年来，核壳结构（如Au@SiO₂）、纳米星阵列及三维多孔材料成为主流，通过精确控制纳米颗粒尺寸（_{20-100 nm}）与间隙（_{1-10 nm}）可同时优化SERS与SEF性能。例如，厚度_{2 nm}的SiO₂壳层可使SERS增强达10⁸倍，而_{10 nm}壳层可实现SEF增强20倍。

Application of SERS-SEF dual-mode substrates

该技术在环境污染物检测（如农药残留）、癌症标志物筛查（如HER2蛋白）及深海极端环境监测中表现突出。双模式探针可通过荧光快速定位病变部位，再通过SERS信号精准鉴别分子类型，显著提升诊断准确性。

Conclusions and perspectives

未来研究需突破基底均一性制备、复杂样本抗干扰等挑战。惰性壳层保护的SHINs有望应用于深海/极地探测，而机器学习辅助的多模态数据分析将推动该技术走向临床实用化。