Ramanovo ramansko raspršenje s pojačanim površinskim djelovanjem je fenomen u kojem normalno slabi svjetlosni signali koji su povezani s Ramanovim raspršenjem postaju mnogo snažniji i lakše uočljivi. Dok je Ramanova spektroskopija korisno sredstvo za identifikaciju molekula prisutnih u materijalu ili otopini, ograničena je činjenicom da je učinak vrlo slab, s normalno samo jedan od svakih 108 dolaznih fotona koji je podložan ovoj vrsti raspršenja. Ramanovo raspršenje s pojačanim površinskim djelovanjem rezultira uvelike pojačanim ovim efektom, obično za faktor od 103 do 106, au nekim okolnostima i do 1015. Poboljšanje se postiže kada su molekule koje se istražuju u kontaktu s ili u neposrednoj blizini metalna površina koja ima hrapavost na skali od 10-100 nanometara (nm). Srebro, zlato i bakar daju najbolje rezultate, a obično se koriste u obliku nanočestica.
Smatra se da se učinak proizvodi kada se na metalnoj površini stvaraju plazmoni pomoću laserske svjetlosti koja se koristi za postizanje površinskog pojačanog Ramanovog raspršenja. Plazmoni su elektromagnetski valovi koji putuju kratku udaljenost po površini metala kada je oblak elektrona tog metala stimuliran svjetlom. Čini se da malene nepravilnosti na površinama nanočestica koncentriraju učinak, koji se još više povećava kada su nanočestice raspoređene u klastere. Čini se da generirano elektromagnetno polje uzrokuje da molekule u neposrednoj blizini pokažu mnogo intenzivnije Ramanovo raspršenje nego što bi to inače bio slučaj. Također se smatra da bi kemija mogla igrati ulogu u nekim slučajevima, ali istraživanje prema potpunom objašnjenju je u tijeku.
Taj je učinak doveo do razvoja površinske poboljšane Raman spektroskopije (SERS), tehnike koja je uvelike proširila opseg Raman spektroskopije, omogućujući detekciju iznimno malih količina različitih tvari bez potrebe za skupim instrumentima. Kako bi se maksimizirao površinski pojačan učinak Ramanovog raspršenja, materijal koji se istražuje se taloži na prikladne metalne nanočestice, često u koloidu. Kao i kod tradicionalne Ramanove spektroskopije, monokromatski laser se koristi za proizvodnju potrebnog raspršenja. Prije nego što se analizira raspršena svjetlost, intenzivniji signal zbog Rayleighovog raspršenja se filtrira kako bi se spriječilo da nadjača Raman signale.
Uvelike poboljšana osjetljivost površinski poboljšanog Ramanovog raspršenja omogućuje korištenje tehnike za otkrivanje brojnih kemijskih spojeva u tragovima. Stoga ima primjenu u forenzičkoj znanosti, praćenju okoliša i medicini. Metalne nanočestice mogu se uvesti u žive stanice, što omogućuje korištenje SERS-a za istraživanje stanične biokemijske aktivnosti.