表面等离子共振是一种在金属表面受电磁波激发,发生导带电子共振的一种现象。这种共振效应使得其能够灵敏地响应外界环境介电常数的变化,这也赋予了其实时监控生物分子相互作用的能力。近些年,随着纳米制备技术的发展和成熟,新颖的表面等离子纳米结构不断出现,这使得表面等离子共振生物检测器的检测性能不断地提升。微流控整合技术和检测设备的小型化使得表面等离子共振材料在临床即时检测和诊断中具有重要的应用前景。然而,更进一步地提升该类材料的检测灵敏度仍然是该领域重要的突破点和挑战之一。此外,简便、快速的操作和制备方法也是重要的考虑因素。表面等离子共振带来的电磁场增强也具有着重要应用价值,该现象能够对拉曼散射和荧光散射起到强烈的增强效果,使得其在生物化学检测中发挥重要作用。本论文的着手点,在于使用低成本的制备手段制备新型的表面等离子共振结构。结构特点上,主要涉及了夹层和纳米缝隙两种表面等离子结构,研究分别针对其反对称电磁耦合现象和电磁场增强诱导荧光增强现象进行了详细探讨。材料性能上,夹层结构等离子尺实现了61 nm nm^-1的厚度灵敏度,而金纳米岛荧光增强基底达到了相比玻璃基底30.0倍的荧光强度提升。具体上,本论文的内容可归纳如下:1、结合胶体晶体刻蚀技术和湿法转移技术制备了“金纳米孔阵列/聚苯乙烯/金”的夹层结构。该结构对间隔层厚度有着极为灵敏的响应,利用了时域有限差分法计算了其电磁场分布和电荷密度分布,揭示了特殊的电荷分布以及与BW-SPP（Bloch wave surface plasmon polarizations）相关的反对称电磁场耦合对其高灵敏度的特性起到了至关重要的作用。通过结构优化,实现了61 nm nm^-1的厚度灵敏度,极大地超越了现有基于金属纳米粒子二聚体的等离子体尺材料。2、使用了测定蛋白质层厚度来检测蛋白质相互作用的策略,利用了上述夹层等离子尺结构,研究了该结构在模型检测体系中的性能。该结构展现了良好的灵敏度。进一步地,将其拓展到了临床血清中生物标志物的检测中,在不使用化学修饰和额外抗体的条件下,该结构具有很好的精准度、特异性和稳定性,最低的检测限达到了11.9 pg mL^-1。在制备和操作上,该方法成本低,简单快速。在实际临床诊断中有较好的应用前景。3、利用表面等离子共振的电磁场增强效应带来的荧光增强能力,使用金纳米粒子界面组装和退火的制备方法,制备了金纳米岛荧光增强基底。结合聚合物表面修饰和光刻微图案化的构筑手段,进一步地提升所制备基底的荧光增强效果。最终在使用Alexa Fluor 633染料的条件下,实现了相对于玻璃基底30.0倍的荧光增强,达到了商业化基底pgold的约1.4倍。这些结果,表明了纳米缝隙形貌的调控和表面加工手段,对于以荧光标记为基础的蛋白质检测,具有十分重要的意义。本论文主要讨论的是用低成本的方法发展新型的等离子共振结构,通过结构优化,实现更高的生物检测性能。研究主要从纳米结构的电磁耦合现象入手,为高灵敏度生物检测器提供另一种可能的构筑思路,具有一定的借鉴价值。