一百多年前，Einstein提出通过测量溶液中悬浮颗粒随机运动来表征分子热运动。至今该思想仍被应用来测量液体或壁面性质。如细胞生物学中，利用粒子布朗运动对难以观测的脂结构、细胞表面形貌变化等进行高时空分辨率表征。然而Einstein的模型考虑的是刚性悬浮颗粒在无界溶液中的(随机)运动。当用于有限空间下纳米粒子的布朗运动时，有一些基本问题需要考虑。本论文选择与粒子表面、壁面作用有关的两个问题进行实验研究：粒子表面通常带有电荷，纳米粒子的双电层尺度与粒子直径相当(ka～1)，需要考虑双电层对粒子运动的影响；当纳米粒子在近壁面纳米尺度内运动时，需要研究壁面与粒子的相互作用的影响。　　 本文采用粒子追踪法对纳米粒子布朗运动的实验图像进行处理，由于荧光纳米粒子光强弱、光斑小，粒子光晕会引入“伪粒子”识别。提出根据调节灰度阈值时光斑面积变化率来识别真伪粒子，有效地实现了错点剔除。同时，提出了采用匹配矢量图法对自编程序粒子追踪效果与手动追踪效果进行直观比较，提高了实验可靠性。在无边界影响的纯水溶液中，对φ500nm、φ200nm和φ50nm的荧光粒子的扩散系数进行测量，并与Stokes-Einstein理论预测值比较。实验发现对φ500nm的粒子，实验扩散系数比理论值仅偏小约2％:随着粒子粒径减小，实验扩散系数相对于理论值偏小得更为明显，对粒径φ50nm的粒子，这一偏差达到16%。利用粒子实验扩散系数计算粒子的流体力学直径，并与用TEM方法测量的粒径(标称直径)进行对比，发现流体力学直径比标称直径大10nm左右，且偏大量与粒径大小没有显著关系。进一步对盐度溶液中φ200nm粒子的扩散系数进行测量，结果表明，随着盐度增大扩散系数测量值单调增大，并在0.01M盐度时趋近于理论估计值，即流体力学直径不断减小并接近标称直径。初步分析表明，影响流体力学直径的主要参数与Debye长度有关。　　 本研究在LNM室的MicroPIV系统中引入全内反射荧光技术(TIRF)，并分别使用该技术和普通荧光显微镜测量了近场(z＜500nm)和远场(z＞250nm)高度内φ200nm粒子在垂直于玻璃表面方向上的浓度分布。实验结果表明，纯水中φ200nm粒子在近壁的粒子浓度分布符合Boltzmann分布。进一步采用TIRF对近壁φ200nm粒子在纯水中水平扩散系数进行测量。在垂向高度z～500nm处，水平扩散系数Dxy的测量值比Stokes-Einstein预测值D0的偏小为12%。当z＜500nm时，离壁面越近，Dxy越小，明显偏离Stokes-Einstein预测值。在Stokes-Einstein关系中引入Goldman对近壁水平运动粒子的Stokes修正公式，发现修正后的理论扩散系数分布与实验扩散系数分布基本吻合。在不同盐度溶液中进行同样的测量，发现盐度的影响不明显，表明影响φ200nm粒子的近壁水平扩散系数的主导因素是流体力学作用。对垂直扩散系数Dz的测量遇到困难。当隐失波穿透厚度与φ200nm粒子在间隔时间内的扩散长度相当时，粒子垂向单步位移具有非高斯分布特征，无法使用Einstein关系计算扩散系数。因此实验测量近壁纳米粒子垂向扩散系数需要进一步关于受限扩散系数计算的理论作为指导。最后，对20μm×100μm管道内流动的近壁速度场分别使用Micro-PTV和TIRF同位测量。TIRF测量高度50～500nm，远场测量高度250nm～2μm。速度分布测量结果与理论速度分布一致，TIRF测量的速度剖面与远场测量的速度剖面能很好衔接，表明使用TIRF进行粒子垂向定位是可行的。同时，由于TIRF测量中切片厚度可以达到50nm，远小于物镜的焦平面厚度(约2μm)，TIRF实验可以有效避免MicroPIV/PTV近壁速度测量值偏大的问题。