保卫人类的生命健康是科学研究的一项重要目标,诸多疾病的发生都与基因病变相关。因此,对人类基因组进行检测研究一直是科学研究的热点。二十一世纪以来,随着人类基因组计划的完成,基因检测技术得到了快速的发展。其中,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（Matrix assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS）技术,得益于其高通量、低成本、快速等特点,在基因检测应用中备受瞩目。然而,MALDI-TOF MS技术在核酸检测中,尚存在分辨率不足、峰值信号强度不高等问题,进而影响了其准确性。目前,对于提升MALDI-TOF MS技术中检测样品的信号峰分辨率及其峰值信号强度等性能的研究,主要集中在质谱仪器的优化和基质材料的选择上,而对于样品基质载体材料及其MALDI电离过程的研究则较少。三维贵金属半导体复合纳米阵列结构,一方面具有高比表面积、排列均一有序的结构优势;另一方面,其在光学、磁学、电学方面具有独特性质;此外,其可采用成熟的半导体微纳加工技术制备,具有制备工艺稳定可靠的优点。因而,本论文设计并制备了不同形貌特征的三维贵金属半导体复合微/纳阵列结构质谱靶板,用作核酸质谱检测中基质与样品的载体,以期提升质谱检测性能,并探讨相关MALDI电离机理。主要研究内容如下:第一,硅基金纳米结构修饰（Au/Si）复合阵列结构质谱靶板的构建及其在核酸检测中的应用。首先,采用微/纳米球掩膜自组装、电感耦合等离子体（Inductively coupled plasma,ICP）刻蚀、磁控溅射技术制备了 Au/Si复合微/纳米柱阵列（Au/Si MRs）结构。随后,采用光刻掩膜和砂轮划片技术将Au/Si MRs结构加工制备成质谱靶板。最后,在该靶板表面集成基质与核酸样品用于MALDI质谱检测,结合时域有限差分法（Finite difference time domainmethod,FDTD）对实验结果进行分析讨论,并进一步探讨MALDI电离机制。实验结果表明,在核酸质谱检测的应用中,相比于传统商用不锈钢靶板,Au/Si复合阵列结构质谱靶板有效提升了检测样品质谱信号峰强度及其分辨率。其原因在于,该结构质谱靶板,一方面能够发挥微/纳米柱阵列的结构优势,使样品和基质分布均匀,并将光有效地局域在微/纳米柱阵列间隙之间,而产生“间隙效应”;另一方面,微/纳米柱表面修饰的Au纳米颗粒在光照下产生表面等离激元共振（Surface plasmon resonance,SPR）效应,有效增强Au纳米颗粒周围的局域电场,并在Au纳米颗粒表面产生高能热电子。这些因素协同促进了靶板表面基质和样品的电离,提高了样品电离效率,进而提升了质谱检测性能。第二,硅基金/二氧化钛（Au/TiO2）网状复合纳米阵列结构质谱靶板的构建及其在核酸检测中的应用。首先,采用微/纳米球掩膜自组装、退火、ICP刻蚀与磁控溅射等技术制备了硅基Au/TiO2网状复合纳米阵列（Au/TiO2/Si NAs）结构。随后,采用光刻掩膜和砂轮划片技术将Au/TiO2/Si NAs结构加工制备成质谱靶板,并在该靶板表面集成基质与核酸样品用于MALDI质谱检测。实验数据表明,在核酸质谱检测的应用中,相比于传统商用不锈钢靶板,Au/TiO2/Si NAs结构质谱靶板能够有效提升检测样品质谱信号峰强度及其分辨率。其原因可能在于,该结构质谱靶板,一方面由于纳米阵列结构高比表面积、排列均一有序的结构优势,使样品和基质分布均匀;另一方面,在紫外光的照射下二氧化钛具有光催化效应,而Au纳米颗粒的表面等离激元效应进一步增强了二氧化钛的光催化作用,促进样品的解吸电离,从而提升了核酸质谱检测性能。综上所述,本论文工作,成功制备了两种具有不同形貌的三维硅基复合阵列结构质谱靶板,并用于核酸质谱检测,有效提升了检测样品质谱信号峰强度及其分辨率,为今后开发新型三维硅基复合微/纳阵列结构质谱靶板提供了一定的实验依据和理论基础。