随着科学的发展,学者们对材料的研究已经达到微米级别甚至纳米级别,尤其是金属纳米材料。这些金属纳米材料的研究发展已经将科技推向前沿。金属纳米材料具有传统材料不具备的奇异特性,主要呈现在表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应三大特点,金属材料的特点为科技发展和应用提供了极大的发展空间。因此,当前大多数有关生物成像、SERS、生物医学、传感器、探测器等方面的新型科学技术主要采用金属纳米材料。在生物成像方面,金属纳米颗粒具有的稳定性、光信号强、生物兼容性等优点是其它材料无法比拟的,因此,它主要应用于暗场成像、拉曼成像、荧光成像等方面。在暗场成像方面,金纳米颗粒的引入使暗场探测成像的灵敏度突破了传统成像的灵敏度,且提高探测仪器成像的精确度。在表面增强拉曼散射方面,基底的结构、尺寸和材料决定SERS增强效果,而金属纳米颗粒的应用可提高待测分子的信号,解决SERS光谱灵敏度低的问题,这对医学检测、环境监测、食品安全等领域具有重要意义。本文主要探讨金属纳米颗粒呈现潜在指纹成像的问题,分析影响指纹成像辨别度和清晰度的主要因素;分别研究准周期结构(砂纸)和周期结构的金属纳米材料基底对SERS增强的主要影响因素,并对周期结构的SERS基底进行理论模拟。论文第一章主要介绍金属纳米颗粒的应用背景和现阶段的研究热点及应用。论文第二章主要介绍基于金纳米颗粒的指纹成像,讨论影响指纹成像质量的因素:(a)使用硝酸银和柠檬酸钠制备金纳米溶胶,并对金纳米颗粒的粒径大小、粒径均匀度进行表征;(b)探究粒子大小及其均匀度对指纹清晰度的影响;(c)研究金纳米薄膜厚度对指纹成像质量的影响。论文第三章主要介绍携带银纳米颗粒的准周期结构的SERS增强,研究了影响SERS增强的因素:(a)探究不同大小的准周期结构的暗场成像图,分析表面结构、表面深度和表面均匀度;(b)研究同一浓度下,不同大小的准周期结构对SERS增强的影响;(c)利用同一准周期结构时,探针分子的浓度对SERS增强的影响。论文第四章实验研究周期结构对SERS增强的影响:(a)两束激光干涉和三束激光干涉诱导周期结构图;(b)纳米周期结构对SERS增强的影响;(c)在三维周期结构下,研究探针分子浓度对SERS增强影响。论文第五章从理论上研究周期结构的电磁场增强和SERS增强,设计结构,研究晶格周期、纳米棒长度对电磁场增强的影响,进而分析SERS增强。最后是对全文的总结。