拉曼光谱能提供准确的分子转动-振动信息,能够识别目标物的构型。然而,拉曼光谱是一种非弹性散射光谱,其信号非常微弱,导致拉曼光谱在实际应用中特别困难。上世纪70年代,研究人员发现,当目标物分子吸附在某些粗糙的金属（一般指贵金属）表面时,会产生强烈的拉曼信号,增强效果一般能达3-7个数量级,这就是表面增强拉曼光谱（SERS）。SERS具有常规拉曼光谱的优点,如不受水溶液溶剂峰的干扰,同时又弥补了常规拉曼散射灵敏度低的缺陷,具有好的稳定和快的分析速度,广泛应用于医学、生物分子、环境污染、材料科学等众多领域。本文利用SERS,以棒状银纳米作为增强基底,研究了该基底的灵敏度、稳定性、重现性。首先,分别将棒状银纳米和用牛血清白蛋白（BSA）包裹的银纳米作为基底,讨论小檗碱的SERS特征。接着,探讨L-半胱氨酸（L-Cys）和一系列金属离子相互作用的SERS的变化情况。然后,基于L-Cys对Hg²⁺具有特异性,以L-Cys为标记分子,构建了一种Hg²⁺的光化学传感器,对实验条件进行了优化,在最优条件下,实现了Hg²⁺的痕量检测。该方法高效快捷,有很大的实际应用潜能。主要内容如下:第一章主要介绍了拉曼光谱和SERS的发展历史、原理、特点和研究应用,对常见的SERS活性基底进行了概括,并预测了拉曼的发展方向。第二章用三种方法制取不同形貌的银纳米颗粒,分别用扫描电镜（SEM）和紫外-可见吸收光谱进行表征。将罗丹明B作为待测物分子在这三种银纳米粒子基底上产生不同增强效应,实验结果显示以棒状的银纳米为基底的增强效果最佳。对罗丹明B的拉曼光谱、SERS和红外光谱进行了比较并对特征峰进行了归属,然后分析了拉曼增强机理。最后,检测不同浓度的罗丹明B的SERS,结果显示浓度为1×10^-7 mol/L时,仍有明显特征峰。在浓度为1×10^-3 mol/L时,拉曼特征峰最强且具有优异的重现性。第三章研究了小檗碱（Berberine）的拉曼光谱及SERS,归属了拉曼特征峰。对小檗碱的常规拉曼与SERS特征峰进行对比。结果显示,发现特征峰位基本相同,并棒状银纳米对小檗碱有明显的拉曼增强效应,增强效应主要归因于棒状银纳米与小檗碱中苯环中的π电子、甲氧基中的氧原子及异喹啉中的N原子发生了吸附作用。然后,对比分别以棒状银纳米和用牛血清白蛋白（BSA）包裹的棒状银纳米（Ag@BSA）为基底的小檗碱的SERS,并分析了吸附模型。以Ag@BSA为基底的SERS特征峰有明显的减弱,但并没有出现BSA的相关拉曼峰,也没有造成小檗碱的拉曼峰的移动。然而,有BSA包裹的棒状银纳米的小檗碱拉曼光谱有较高的稳定性。由于BSA含有大量的立体空间构型,使小檗碱能有序稳定的吸附在银纳米表面,利于小檗碱的相关研究。第四章研究了L-半胱氨酸（L-Cys）和金属离子相互作用的SERS。实验证明L-Cys在棒状银纳米上有明显的增强效应并分析了吸附机理。棒状银纳米造成了L-Cys巯基上的S-H键的断裂,形成S-Ag键。在不同pH值条件下,L-Cys在银纳米表面吸附发生改变。随着pH值增加,羧基失去H原子与金属离子发生吸附作用。在pH为7时,L-Cys拉曼特征峰最明显。在该条件下,在L-Cys修饰银纳米的基底上加入Na+、Mg²⁺、Cu²⁺等10种金属盐,发现Al³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺和Hg²⁺5种金属离子使L-Cys拉曼特征峰发生了改变。这些金属阳离子除了与L-Cys的一端羧基发生作用,还与S原子发生作用,Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺和Hg²⁺随半径增大与S原子的孤电子对发生作用越大。探讨了在不同pH值、不同比例和不同浓度下,金属离子与L-Cys作用SERS的变化,随着pH、比例和浓度的增大,峰的强度有减小趋势。该探究对蛋白质变性等提供了关键参考资料。第五章组装了基于L-半胱氨酸（L-Cys）修饰棒状银纳米的SERS传感器检测汞离子。讨论了能捕获汞离子的标记分子的种类,最后选择以L-Cys为标记分子,L-Cys通过S-Ag键链接在银纳米棒表面。我们用紫外-可见吸收光谱对银纳米棒及组装上L-Cys分别进行表征。通过10种金属离子验证了该标记分子对Hg²⁺的特异性吸附,裸露的羧基捕获溶液中的Hg²⁺。标记分子-金属纳米粒子偶联物的稳定性由配体分子、温度、p H值等决定。本文讨论了L-Cys标记分子的浓度、pH值、温度的最佳条件,浓度在1×10-3 mol/L并p H值接近中性时的实验效果最好,温度选择了在45℃的温度下,测定了一系列浓度的汞离子。线性范围1×10-8 mol/L-1×10-6mol/L,相关系数为0.988,检出限为1 nM。对实际水样进行了测定,加标回收率在85%-103%之间。成功建立了一种高效、快捷、灵敏度高、稳定性好痕量测定Hg²⁺。