金银纳米结构具有不同于体相材料的物理以及化学性质,在传感器、光学成像、电子器件以及纳米催化等方面都有着广泛的应用前景。然而,如何将不同类型金银纳米粒子自组装成为大面积二维纳米薄膜材料、研究在柔性光学薄膜和催化薄膜、纳米防伪技术和农药含量检测技术等实际应用非常具有挑战性。本论文通过改进油水界面金银纳米自组装技术,可以将不同类型金银纳米颗粒大面积自组装成为二维金属镜面纳米薄膜。这种纳米薄膜可以与柔性基底整合成为柔性纳米薄膜,来研究柔性光学纳米薄膜等离子体的应变控制、可回收利用基底支撑催化薄膜、纳米防伪技术以及在微量农药含量检测等方面应用。首先利用油水界面吸附诱导纳米薄膜自组装技术,我们探索出了一种普适方法用于各种类型纳米颗粒自组装,使用聚乙烯吡咯酮(PVP)降低纳米颗粒表面正电荷,并利用乙醇作为诱导剂,可以将不同类型贵金属纳米颗粒自组装在正己烷和水界面,形成二维液体金属镜面纳米薄膜,如金银核壳纳米立方体、长方体、纳米笼子以及金纳米棒,纳米薄膜的面积可以达到~13cm2。这种自组装技术可以用来研究基于不同类型纳米材料表面增强拉曼基底,并具有非常高的增强因子和拉曼信号重现性。此外,这种技术也可以用来制备基于不同类型金银纳米材料基底支撑催化纳米薄膜,在回收利用过程中保持高于94%的催化效率。金属镜面自组装纳米薄膜可以整合到柔性基底上,用于制备柔性光学纳米薄膜,通过应变诱导控制纳米颗粒之间的距离,进而研究外力可调控纳米薄膜的等离子体效应。随着应变的增加,纳米颗粒之间的距离增大,金银核壳纳米立方体和长方体薄膜的LSPR峰位蓝移,其中LSPR峰位随着应变的变化遵循幂指数关系,金银核壳纳米长方体薄膜LSPR峰位蓝移速率大于比立方体薄膜。通过三维电磁场数值模拟仿真分析研究结果与实验结果保持一致,从而在理论上预测并验证了纳米薄膜的等离子体效应与应变的关系。结合改进的油水界面自组装薄膜和表面增强拉曼技术,提出了以光学和拉曼双编码的概念来研究纳米薄膜防伪技术,利用3D打印机技术制备各种防伪图案。这种防伪纳米薄膜技术可适用于不同类型的金银纳米材料以及拉曼编码分子,可以实现光学和拉曼双编码提高防伪灵敏度。相比于现有的纳米薄膜制备手段,这种改进的拉曼编码自组装防伪薄膜的SERS信号强度是现有制备方法的10倍左右。此外,这种防伪纳米薄膜具有非常高的机械稳定性和化学稳定性。100次的弯曲恢复测试显示(20%弯曲度条件下),物理增强特征峰的强度衰退仅~11.5%。在长时间稳定性拉曼测试结果显示(75天),物理增强特征峰的强度衰退~10%。更重要的是,这种技术可以广泛应用在不同基底上,例如打印纸、购物袋以及各种纸币和塑料钱币上,在防伪应用中表现出了很大的应用潜力。通过控制不同银壳厚度和形状、以及不同金核大小和形状的金银核壳纳米粒子,系统的研究了金银核壳纳米粒子光学和SERS活性的变化。银壳厚度调节范围为~1nm到~16nm。金银核壳纳米粒子的SERS活性会随着银壳厚度的变化具有一个阈值厚度,分别利用514nm、633nm和782nm三个波长激光研究金银核壳纳米粒子SERS活性,进而对激发光波长进行了优化。结果表明,最佳激发光波长不但具有较强局域表面等离子体共振电场增强效应,同时激发光波长也要尽可能与检测物质的SERS特征峰相匹配。以NC30和NB15两种粒子为基底,对福美双农药的检测极限浓度分别达到0.24ppb和0.19ppb,这个极限浓度是迄今为止文献报道的最低极限浓度,同时要远远低于美国环境检测机构制定的残留最大含量7ppm。综上所述,本文利用改进的油水界面诱导吸附纳米颗粒自组装的方法,成功制备出不同类型贵金属纳米颗粒金属镜面纳米薄膜,具有较高的SERS活性以及重现性,并且可以用于制备具有可回收利用性能的纳米催化薄膜;金属镜面纳米薄膜可以整合到柔性基底上用于制备柔性光学薄膜材料,通过外力可以对薄膜的LSPR进行调控;结合表面增强拉曼、纳米薄膜自组装以及3D打印机技术提出了一种光学和拉曼双编码的技术用于制备具有较高灵敏度和机械稳定性的防伪纳米薄膜,纳米防伪方米具有很大的应用潜力;系统研究了影响金银核壳纳米颗粒的SERS活性的因素,并将这种纳米粒子用于微量农药含量检测,具有非常高的探测灵敏度。