以二维胶体晶体为掩膜或模板合成二维纳米结构阵列体系是近几年新兴的一种表面纳米结构制作方法,具有简便、灵活、易于控制结构形态等特点.所合成的纳米结构阵列已经在光子学、传感、催化以及生物等领域显示了一定的优势,但是目前的研究主要集中在单一金属纳米颗粒阵列的合成和一些光学性质的非原位测量方面.鉴于这种现状,我们在论文相关的工作和研究中自行设计了集真空系统、光学测量系统和激光系统于一体的超高真空环境可控原位光学测量装置,将纳米颗粒阵列的研究推广到双金属纳米颗粒阵列体系,并开展了激光对衬底上纳米颗粒阵列形态操控的研究;在探讨合成纳米结构阵列的简便方法中,我们发展了具有普适的溶液浸渍-模板合成策略、模板诱导-电化学沉积合成策略,获得了一系列形态可控的有序孔阵列和单孔尺寸厚度的有序通孔阵列.主要工作和成果如下:一.超高真空原位光学测量装置的构建这个装置包括真空系统、光谱测量系统和激光操控系统.二.大尺度单金属、双金属纳米颗粒阵列在所构建的真空系统上,采用胶体晶体刻蚀技术,分别以单层和双层胶体晶体为掩膜成功地合成了平方厘米尺度的金、银的纳米颗粒阵列.在此基础上,提出了一种双金属纳米颗粒阵列的合成方法,合成了金/银双金属纳米颗粒阵列.采用SEM、AFM、TEM以及XRD等手段对这些阵列进行了相应的表征.三.纳米颗粒阵列的激光形态操控溶液中金属纳米颗粒的激光辐照合成及形态控制已有大量研究,然而,固体衬底上纳米颗粒阵列的激光形态操控,尚未见报道.阵列的光学性质对颗粒的形态十分敏感,我们在自行安装调试的激光器上开展了对所获得的纳米颗粒阵列的激光形态操控工作.通过改变辐照参数实现了对单金属和双金属纳米颗粒阵列形态的操控.四.溶液浸渍-模板合成策略生长形态可控二维有序孔阵列形态可控大尺度有序孔阵列的合成是近年来人们追求的目标,也是面临的挑战.我们提出了一种新的有序孔阵列的合成方法:基于单层胶体晶体的溶液浸渍-模板策略,即在大尺度单层胶体晶体边缘滴加适当的前驱体溶液并使胶体晶体漂浮在液面上,进而干燥和去除模板,获得有序孔阵列.五.模板-诱导电化学沉积策略合成二维有序通孔阵列基于三维胶体晶体的电沉积来制作有序孔阵列,国际上已有一些报道,但很难实现形态的可控性,并且不易控制单层孔阵列的生长,此外,由于电沉积需要导电衬底,故有序孔阵列无法通过电沉积在其它衬底上生长.我们提出了基于单层胶体晶体的电沉积策略,很好地解决了上述之不足.通过对衬底上单层胶体晶体的适当预加热处理,使得胶体球与衬底有一定的面接触,从而可控制最终孔的底部孔径;随后的电沉积可控制膜厚和孔在膜表面的尺寸.并因此获得了一系列厚度为单孔尺寸的有序通孔阵列,孔的形态可分别通过加热模板和电沉积的时间来控制.更重要的是,这种薄膜可以以水为介质转移到任何衬底上,包括绝缘体衬底,甚至是弯曲表面上,我们曾将电沉积所获得的大尺度金属有序通孔阵列(如金、铜等)很方便地转移到云母片及陶瓷管表面,并因此构建成用于气敏检测的纳米结构器件.