A Raman-spektroszkópia az anyagok kötésszerkezeti vizsgálatának az egyik módszere, amely lehetővé teszi a szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú anyagok rendkívül érzékeny szerkezeti azonosítását, egyedi rezgési jellemzőik alapján. Emellett a Raman-mikroszkópia a roncsolásmentes analitikai vizsgálatok hatékony eszköze is. A Raman-effektus a látható fény rugalmatlan szórása anyagi rezgéseken: a fény és az anyag kölcsönhatása energiaátadással jár, és az elektromágneses tér dinamikus anyagi tulajdonságokkal, a közeg periodikus, rezgő mozgásával lép kölcsönhatásba. A Raman-mérésekhez legtöbb esetben monokromatikus fényforrást, lézereket alkalmazunk.

A felületerősített Raman-szórást (SERS) évtizedek óta használják a folyamat érzékenységének növelésére, ugyanis a Raman-szórás hatáskeresztmetszete igen kicsi, körülbelül minden tízmilliomodik gerjesztő foton vesz részt rugalmatlan szórásban. Ez egy széles körben használt mérési technika, amely lehetővé teszi az alacsony koncentrációjú minták elemzését, vagy akár egyetlen molekula kimutatását is. A SERS-hatás akkor léphet fel, ha az analit egy nanoméretű, plazmonikus tulajdonságokkal rendelkező fémfelület közvetlen közelében helyezkedik el, ekkor a gerjesztő fényforrás a nanostruktúrák felületi plazmonjait gerjeszti, amelyek a szórt fénnyel kölcsönhatásba lépve erősítik azt, ezzel megnövelve a Raman-jelek intenzitását. Optimális paraméterekkel rendelkező fémfelületek használatával a Raman-jelek intenzitása több nagyságrenddel növelhető.

A SERS-mérésekhez a legtöbb esetben ezüstből, aranyból vagy rézből készült plazmonikus fém hordozókat használnak, amelyeket különféle módszerekkel hoznak létre. A gyártási technológiák lehetővé teszik a nanorészecskék méretének, alakjának és elrendezésének a változtatását, ez által optikai tulajdonságainak hangolását, amely paraméterek nagyban befolyásolják a Raman-jel intenzitásának növelését. Optimális paraméterekkel rendelkező hordozók előállításához meg kell értenünk, hogy a nanorészecskék anyaga, mérete, alakja, a nanostruktúrák elrendezése, illetve a gerjesztés hullámhossza hogyan befolyásolja a SERS hatékonyságát. Mindezek ismeretében érhető el a maximális SERS-erősítés, csökkenthető a molekulák minimális kimutatási határa. A SERS-folyamatban a nanorészecskék paraméterei mellett fontos szerepe van a vizsgálandó oldat adszorpciós tulajdonságainak is.

Raman spectroscopy is one of the examination methods of the bonding structure of materials, which enables extremely sensitive structural identification of solid, liquid, or gaseous materials based on their unique vibrational characteristics. In addition, Raman microscopy is an efficient tool for non-destructive analytical tests. The Raman effect is the inelastic scattering of visible light by material vibrations: the interaction of light and matter involves energy transfer, and the electromagnetic field interacts with dynamic material properties, the periodic vibrational movements of the medium. In most cases, monochromatic light sources and lasers are used for Raman measurements.

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) has been used for decades to increase the sensitivity of the process, because the effective cross-section of Raman scattering is very low, approximately every ten million excited photons participates in the inelastic scattering. It is a widely used measurement technique that allows the analysis of low-concentration samples or even the detection of single molecules. The SERS effect occurs when the analyte is located in close vicinity of a nanoscale metal surface with plasmonic properties, in which case the excitation light source excites the surface plasmons of the nanostructure, that interact with the scattered light and amplify it, thus increasing the intensity of the Raman signals. By using metal surfaces with optimal parameters, the intensity of Raman signals can be increased by several orders of magnitude.

For SERS measurements, in most cases, plasmonic metal substrates made of silver, gold, or copper are used, which are created by various methods. The production technologies make it possible to change the size and shape of the nanoparticles, thereby tuning their optical properties, which parameters greatly influence the increase in the intensity of the Raman signal. To produce substrates with optimal parameters, we need to understand how the material, size, and shape of the nanoparticles, the arrangement of the nanostructures, and the wavelength of the excitation lasers affect the efficiency of SERS. Knowing all this, the maximum SERS amplification can be achieved, and the minimum detection limit of the molecules can be reduced. In addition to the parameters of the nanoparticles, the adsorption properties of the analyte also play an important role in the SERS process.