局域表面等离激元共振（Local Surface Plasmon Resonance,LSPR）是贵金属纳米粒子的重要特性,也是当今的研究热点。贵金属纳米粒子以其卓越的纳米局域传感性能,被广泛应用在生物医疗诊断、重金属离子检测、配子配体动力学研究等物理化学和生命科学领域中。作为该纳米传感器的重要表征设备之一,暗场显微光谱系统（Dark Field Microspectropy,DFM）以其单颗粒散射高光谱重构和成像功能,逐渐成为该领域研究的重要科研平台和基础设备。本课题来源于国家自然科学基金面上项目和国家公派联合培养项目。本研究构建并优化了入射波长调制型暗场显微光谱成像系统,并利用此系统开展了人工智能（Artificial Intelligence,AI）与暗场结合、电子转移和平衡覆盖率波动（Equilibrium Coverage Fluctuation,ECF）的相关理论及应用研究。具体研究内容如下:第一,构建、调试、校准和优化了入射波长调制型DFM。首先,阐述了本研究构建系统的软硬件的工程技术手段和支撑理论;然后,调试了暗场显微光谱成像系统,实现了暗场成像和光谱检测等基本功能;之后,以信号系统理论为基础,从理论和实验上,共同对该系统进行了严格地矫正和优化。本研究对实验室自制暗场显微镜系统具有一定的指导意义和应用价值。第二,结合人工智能（Artificial Intelligence,AI）和DFM,设计和预测了等离激元参数。构建了深度学习神经网络结构,以边界元法（Boundary Element Method,BEM）仿真光谱为数据集,训练了该神经网络。结合DFM实测光谱,预测了金纳米球和棒的相关参数。研究表明,AI为暗场系统的技术优化、纳米粒子合成的设计指导以及传感应用的检测方法,提供了新的思路。第三,通过动态光谱分析,表征了纳米金和银的电子转移过程。基于自行构建的DFM,检测了单、双层石墨烯与各种形状、尺寸的金纳米球、棒、三角片和六角板之间电子转移特性;基于国家留学基金委资助和国外课题组已有的机械扫描型暗场系统,检测并分析了三种尺寸银纳米球和量子点之间的电子转移特性。研究表明,通过动态光谱分析,记录共振峰位置、半高宽和光强的时间轨迹,是一种检测非稳定性等离激元系统（如银纳米球氧化溶解等）电子转移的有效手段。研究结果表明,相对传统的半高宽检测,检测光强变化是最优选择。本研究对单层石墨烯和不稳定等离激元系统的电子转移检测具有较高的参考价值。第四,探索并检测了卡那霉素和牛血清白蛋白（Bovine Serum Albumin,BSA）的ECF动力学过程。实现了配体配子平衡覆盖率波动的动力学理论模拟,提出了基于频率谱密度（Power Spectral Density,PSD）的曲率分析法,并进行了实验测试。本研究得到了ECF的理论最优化参数集,设计并进行了相关实验,检测得到了卡那霉素&m RNA系统和BSA&聚乙二醇（Polyethylene glycol,PEG）系统的动力学参数。通过以上研究,本论文完成了对暗场系统构建的关键技术描述,并基于暗场系统开展了一系列相关实验研究。本文的系统构建部分对构建其他远场光学显微光谱成像系统,如荧光超分辨、单分子拉曼仪等系统研制提供借鉴;应用研究部分对暗场应用扩展提供参考。