电化学体系与癌细胞体系类似，都有界面的存在。聚表层结构中有着非常复杂的环境，有离子、环境分子、产物分子，等等，所以需要指纹光谱的信息才能对这个体系进行研究。同样，这个体系不断地进行着动态变化，这与生物体系十分类似，每一个位点的结构都不一样，需要空间分辨，需要单分子层的检测灵敏度，所以我们也在发展原位拉曼的方法来实现时间与空间分辨率的突破。实际上，将SERS应用于电化学体系中时，大家通常会将电化学池放到拉曼显微镜下，给定一个电位，测一个光谱。通常在电化学过程中，电位已经扫过了一定的时间，所以得到的光谱一定是一个时间段内平均的信息，这是稳态信息而不是动态信息。这是目前的SERS检测方法中存在的问题。如果追求高空间分辨率，则会用点扫描的方式进行空间成像，也就意味着不同像素点的拍摄时间一定不同，这种方法并不适用于对电位动态变化的研究与理解，所以需要一个同步的触发。但是同步触发时，时间加速后得到的信号非常差，这时需要加入数据处理的方法才能将获得的信号变为比较可靠的信号。这样就可以进行电化学反应过程的检测，记录扫描过程中光谱的变化。如果我们检测的分子位于表面，则信号强度会与我们测得的电信号强度直接关联；如果要得到电流信息，则需要将电量进行微分求导。用求导的数值对电位作图，可以将原来强度的信息和时间的关系变回到与电流信息的关系。
图150.12 CNN去噪模型
图150.13 细胞成像结果
如图150.14所示，在改变电位的过程中，扫三角波，测电流的变化，用求导的信息对电位作图，图中虚线（电流得到的电化学信息）与实线（拉曼得到的光学信息）的峰是基本同步的。
图150.14 电化学信息与光学信息
从图150.15中峰的位移可以得出结论，质子耦合过程中引起的结构变化要比电子转移过程慢。电子转移过程完成之后，需要周围的质子扩散过来完成结构的转变，结构转变后才能被拉曼检测出变化，所以有一定的滞后现象。但是在氧化的过程中，质子已经位于分子上，直接移走，不需要扩散的过程，所以并没有峰的位移，这时光学信号就会和电化学信号出现互补的现象，光学信号可以给出电化学信号提供不了的结构转变滞后的电子转移信息。这样的方法带来的好处是，通过光学的方法，可以得到整个表面上每一个位点强度随着电位变化而变化的信息。如果每一个位点都得到一条这样的曲线，就可以得到每一个位点电化学相应的信息，而传统的电化学方法是没有空间分辨信息的，因此得不到每一个位点电化学的响应信息。(www.xing528.com)
图150.15 电压与SERS信号的关系
关于表面成像的问题，可将原来单点聚焦的体系扩束为大光斑照射，如图150.16所示。扩束后，要将每一个位点产生的拉曼信号通过透射光路成像到EMCCD上，这时通过调控液晶调控版LCPF的电压，选择特定波长的光过来就可以选出我们所关心的某一个峰的强度，并对其进行成像。此时每一个位点都可以得到全光谱的信息，比如氧化峰的电位、还原峰的电位、氧化峰的电流、还原峰的电流等，选取元素进行作图，就可以得到不同元素在空间上的分布。
图150.16 显微拉曼成像与宽场拉曼成像
最后，随着SERS在灵敏度、选择性、重现性、时间和空间分辨率等方面的进一步提高，它将在生物和医学领域找到更重要的应用，并将回答有趣的生物学问题，解决致命的临床问题。其中一个例子是利用SERS的超多重检测和多功能特性来监测小生物分子的代谢。
（记录人：毕亚丽 审核：王平）
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