新材料的研究和开发已经实现了无数的技术突破，并且从医学和生物工程到尖端电子学，在大多数科学领域都是必不可少的。在纳米尺度上对创新材料的合理设计和分析使我们能够突破以前设备和方法的限制，达到前所未有的效率水平和新能力。这就是金属纳米颗粒的情况，由于其无数的潜在应用，它目前是现代研究的焦点。最近开发的一种以树突分子为模板的合成方法使研究人员能够制造直径为0.5至2纳米(一米的十亿分之一)的金属纳米晶体。这些令人难以置信的小颗粒，被称为“亚纳米团簇”(SNCs)，具有非常独特的性质，例如作为(电)化学反应的优秀催化剂，并表现出对团簇组成原子数量变化非常敏感的特殊量子现象。

遗憾的是，现有的研究纳米材料和粒子结构的分析方法并不适用于SNC检测。其中一种方法被称为拉曼光谱法，它包括用激光照射样品并分析产生的散射光谱，以获得材料可能成分的分子指纹或轮廓。尽管传统的拉曼光谱及其变体已经成为研究人员的宝贵工具，但由于其灵敏度低，它们仍然不能用于SNCs。因此，东京工业大学的一个研究小组，包括Akiyoshi Kuzume博士，Kimihisa Yamamoto教授及其同事，研究了一种增强拉曼光谱测量的方法，使其能够胜任SNC分析。

一种特殊类型的拉曼光谱方法被称为表面增强拉曼光谱。在其更精细的变体中，将包裹在惰性薄硅壳中的金和/或银纳米颗粒添加到样品中，以放大光学信号，从而提高该技术的灵敏度。研究小组首先从理论上确定了它们的最佳尺寸和组成，其中100纳米银光放大器(几乎是常用尺寸的两倍)可以极大地放大粘附在多孔硅壳上的SNCs的信号。山本教授解释说:“这种光谱技术选择性地产生靠近光学放大器表面的物质的拉曼信号。”为了验证这些发现，他们测量了氧化锡SNCs的拉曼光谱，看看他们是否能在结构或化学成分中找到解释，为什么它们在某些化学反应中具有令人费解的高催化活性。通过将他们的拉曼测量结果与结构模拟和理论分析进行比较，他们发现了氧化锡SNCs结构的新见解，解释了氧化锡SNCs原子依赖的特定催化活性的起源。

本研究所采用的方法可能对更好的分析技术和亚纳米尺度科学的发展产生重大影响。“对物质的物理和化学性质的详细了解有助于合理设计实际应用的亚纳米材料。高灵敏度的光谱方法将加速材料创新，并促进亚纳米科学作为跨学科研究领域，”山本教授总结道。该研究小组提出的突破对于扩大亚纳米材料在生物传感器、电子、催化剂等各个领域的应用范围至关重要。