液晶分子常用于显示设备中。由于其对温度、电场、亲疏水等环境具有非常高的“敏感性”，液晶分子近年来也被引入传感器领域。液晶生物传感器具有迅速、易制得、成本低、灵敏度高、检测限低等优势。液晶生物传感器的开发要首先考虑到液晶分子的稳定性、灵敏、可靠等特性，而这些因素与液晶分子排列、分子取向、以及对环境的响应直接相关。在本论文中我们应用和频光谱(SFG)、相干反斯托克斯拉曼散射光谱(CARS)、偏光显微成像等技术研究了作为传感主要部分的液晶薄膜对温度、湿度、界面分子或表面分子吸附的响应，表征了中液晶分子的排列、分子取向在不同环境下的变化。　　本文在发展液晶传感器方面做了以下工作:　　1、我们应用旋涂的方法在CaF2基底表面制备了液晶纳米薄膜，研究了液晶薄膜的基本物理化学性状，为构建液晶传感器做准备。主要的实验结果有1）研究了液晶薄膜厚度对液晶分子取向的影响，发现随着液晶薄膜厚度的增加整体的液晶分子排列更趋向于垂直于CaF2基底表面。2）液晶纳米薄膜对空气中水分子有着灵敏的响应。-CN与水分子之间有很强的耦合作用，水分子会在液晶表面吸附而并非渗透到液晶内部。水分子的吸附会导致整个液晶薄膜内的液晶分子翻转、重新排列，并且这是一个很快的过程。3）液晶分子的-CH2反对称伸缩振动的激发会导致较厚薄膜的液晶分子间的-CH2的耦合减弱，从而造成液晶分子排列的变化。　　2、我们使用偏光显微镜，应用液晶配向的方法构建简单的液晶装载磷脂分子的传感器，研究了多肽、DNA等生物大分子与磷脂相互作用的简单探测，并与和频光谱等分子结构测量结果进行互为印证和补充，对相互作用的机理做出更合理的解释。具体工作是运用分子组装法，使用地西氯铵修饰，使得液晶定向排列于玻璃基底。地西氯铵作为两亲性分子，组装到玻璃基底上，装载液晶分子，并在液晶的表面组装磷脂单分子层。液晶疏水的烷烃链在液晶内部延伸使得液晶分子排列完全垂直于基底，在偏光显微镜下呈现为完全不透光的状态。而生物大分子与磷脂分子的结合、以及生物分子结构变化都会影响到液晶分子的整体排列，应用液晶分子的长程响应实现液晶对界面生物信息的光学放大，可以在偏光显微镜下很容易的观察。我们应用此生物传感系统观察了多肽与磷脂层的相互作用以及DNA的结构变化。　　本文在分子水平上对基于液晶的生物传感作用机理进行了前期研究，实验结果有望对现存的液晶生物传感器进行技术手段上的提升提供帮助。