金属纳米粒子具有独特的光、电、磁学性质,尤其是其局域表面等离激元共振(LSPR)性质,从而被广泛应用于信息存储、光电器件、生物传感、能源催化等重要领域。通过改变金属纳米粒子形状、尺寸、组分、间距、周围介质环境等因素,可以实现对金属纳米粒子的LSPR性质的灵活调控。将金属纳米粒子作为组装单元,在基底表面构筑金属纳米粒子的组装体结构,不仅能够展现出纳米粒子本身的性质,还表现出组装结构所产生的优异的物理和化学新性质。然而,目前单一的金属纳米粒子结构己经不能满足多学科交叉发展的需求。因此,能够在同一基底表面构筑金属纳米粒子的多元化结构(不同形貌、尺寸、组分、间距及排列方式等),实现结构与功能的精准调控,是满足当前应用需求的关键问题之一。利用“自下而上”的自组装方法,采用如溶剂蒸发法、模板辅助法、分子交联法等,利用分子间的氢键、静电、范德华力、疏水亲脂作用等弱相互作用力,能够控制金属纳米粒子有序自组装成目标结构和形状。但是单一的自组装方法对于实现同一基底上的多元化金属纳米粒子结构的定向组装还存在着一定的技术难点。因此,本论文通过基底表面与胶体粒子间的静电相互作用,利用基底电荷翻转的方法调控基底表面的电性变化,实现了不同尺寸、不同形状、不同间距、不同组分的金属纳米粒子多元化结构的制备及其表面等离激元性能的调控,并探索了多元化组装结构在信息编码与多元检测中的应用。具体研究内容如下:(1)针对带正电荷的金属纳米粒子组装可控性差,而传统方法无法直接制备均匀的负电基底这一难点,我们发展了一种利用基底表面电荷翻转的方法,通过引入丁二酸酐分子与带正电基底表面的氨基发生酰胺化反应,将羧基均匀地嫁接到基底表面,成功地实现了正电基底向负电基底的翻转。通过控制酰胺化反应的时间,实现了基底表面电性的精准调控,进一步实现了表面等离激元纳米粒子(不同尺寸、电性、间距)的可控组装。研究表明,这种电荷翻转的方式不仅适用于金属纳米粒子的二维大面积均匀组装,同时也适用于其在模板图案中的有序组装。这一研究结果为基底的制备及金属纳米粒子的可控组装提供了简便的、有效的途径,同时为实现金属纳米粒子的多元化组装及功能的调控奠定了基础。(2)利用基底表面电荷翻转的方法,制备了稳定的负电基底,实现了不同形貌的金纳米粒子在同一基底表面的多元化组装,并成功应用于信息编码与解码。分别将金纳米球阵列和花生状金纳米棒阵列定义为信号“0”和信号“1”,设计了三种不同的信号组合,“0-1-0”、“1-0-1”和“0-0-1”。借助暗场散射显微镜,进一步实现了对这些信号的快速、准确、高效的识别。此外,这一策略具有较强的普适性,可以扩展到其他不同尺寸、形状、组分的金属纳米粒子的多元化组装,为表面等离激元纳米粒子结构的实际应用提供了新的机遇。(3)实现了两种不同组分的金属纳米粒子在同一基底表面的多元化组装,并应用于荧光染料分子的多元检测与分析。通过选择合适的纳米粒子以及设计合理的模板,构筑了金纳米球与金@银纳米棒的周期性间隔阵列,实现了对曙红Y(呈绿色荧光)和结晶紫(呈红色荧光)这两种染料分子的选择性荧光增强响应。结合表面等离激元增强荧光(PEF)的原理,分析并解释了所获得的实验现象与结果,为进一步优化金属纳米粒子结构的构筑和选择性荧光增强的效果提供了指导,并且该方法有望应用于防伪标签和生物分子检测。