针尖增强拉曼光谱(TERS)能够同时获得纳米级区域内样品的形貌和化学信息,具有极高的空间分辨率,甚至高至亚纳米空间分辨率的单个分子的内部分子结构。虽然TERS技术因为高空间分辨率而在表面分析技术中广受关注,然而溶液环境下的针尖增强拉曼光谱的研究较少。这是因为溶液中的任何一种物质都有可能吸附在针尖上,影响针尖下方基底上分析物的拉曼光谱信息。此外,空气中的杂质或基底上的分子也有可能吸附在针尖上产生干扰的信息。因此,拓展TERS在这些条件下的研究具有重要的意义。为了解决上述问题,基于我们课题组发明的壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱的方法,我们发展了壳层隔绝针尖的制备方法,并将其应用于等离激元增强拉曼、荧光、质谱的研究中。本论文的主要工作有:1、发展了壳层隔绝针尖的制备方法:化学法和原子层沉积技术。在金或银针尖表面包覆一层致密、极薄的二氧化硅壳层,通过理论计算和针尖增强拉曼光谱实验表明包覆了一层2 nm二氧化硅壳层的金或银针尖仍具有较强的电磁场增强能力。对于银针尖,还能延长其保存时间。采用原子层沉积技术还能在针尖上包覆不同的壳层厚度和材料,如二氧化钛、氧化铝。进一步通过溶液下的针尖增强拉曼光谱实验证明壳层隔绝针尖可以有效的避免溶液中杂质分子的吸附。2、首次提出了壳层隔绝针尖增强荧光光谱。实验发现,相比于裸露的银针尖,壳层隔绝针尖能减弱金属针尖与荧光分子之间的非辐射能量转移,获得的荧光强度更强,最大的荧光增强因子达1.7×103,且实验结果和理论计算相吻合。3、针对银针尖在飞秒激光-近场增强质谱实验中针尖容易被损坏的问题,首次提出了壳层隔绝针尖增强质谱。实验发现,壳层隔绝银针尖可以经受更高的激光功率密度照射,获得的质谱信号更强,且实验前后针尖尖端的形貌未发生变化。