金纳米颗粒有很多独特的光学性质,与大块金属金相比较,其具有更强的吸收和荧光发射。很多证据表明,这是由于避雷针效应和表面等离子体共振引起的表面场增强所致。我们从表面场增强的角度出发,测量了不同形状的金纳米颗粒的消光和发射谱,比较它们的光学性质,试图找到提高金纳米颗粒荧光量子产额和双光子吸收截面的关键因素。我们找到了具有高荧光量子产额的金纳米方块,其荧光量子产额达0.04。我们也发现金纳米棒具有极高的双光子吸收截面,达1×109GM。基于金纳米方块的高荧光量子产额,我们成功将其应用于QGY细胞(人体肝癌细胞)和293T细胞(人体胚肾细胞)的单光子荧光造影。同时,金纳米棒的巨大双光子吸收截面使我们可以将其用于双光子荧光造影。此外,我们还比较了不同长短轴比的金纳米棒用于双光子荧光造影的效果,证实了其对荧光造影的影响。由于金纳米颗粒都具有很高的吸收系数,使之可以成为一种上佳的光吸收载体,并应用于肿瘤光热疗当中。我们使用连续光加热金纳米方块和金纳米棒杀伤QGY和293T细胞,均取得了良好的效果。更重要的是,我们尝试在热疗中使用飞秒激光。我们发现,金纳米棒在近红外飞秒激光的作用下会爆炸,变成纳米炸弹,高效准确的杀死肿瘤细胞。