单纳米粒子的研究可以获得每个粒子的特性,有助于以一种“自下而上”的方式探索结构—活性关系,对于理性设计和构筑新型高效纳米材料,推动其在纳米传感和纳米催化等领域的应用具有重要意义。纳米材料与光的相互作用特性是其在光催化和等离激元光学等领域获得广泛应用的基础。以量子点为例,在一定的光照下,量子点吸收能量产生电子和空穴。除了以无辐射跃迁伴随的热耗散过程以外,光激发产生的载流子要么经过复合形成光辐射释放能量(即荧光过程),要么与体系中共存的分子经过电子转移触发化学过程(即光化学过程)。两者之间存在相互竞争的关系,所以可以通过监测光致发光信号变化来研究电子转移或化学过程。按照这一思路,本论文利用全内反射荧光显微镜对半导体量子点的荧光特性和贵金属纳米颗粒的表面增强拉曼特性进行成像与测量,以期提供一种通过单颗粒的光致发光行为评估其化学反应活性的方法。本论文共分为三章:第一章为绪论,简要介绍了全内反射荧光成像技术、单分子荧光闪烁和表面增强拉曼闪烁三方面的基本知识。第一部分就全内反射荧光成像的原理、独特性和应用进行展开。第二部分从单分子荧光闪烁的发现、量子点荧光闪烁的发现及闪烁机制、数据处理方法(包括ICS和power-law)几个方面具体展开介绍。第三部分概述了表面增强拉曼散射的闪烁的发展,重点阐述了其闪烁机制。在第二章中,利用全内反射倒置荧光显微镜,观察分析CdSe/ZnS QDs的荧光闪烁特性在加入抗坏血酸和硝酸镍前后的变化,进而探究CdSe/ZnSQDs与抗坏血酸和硝酸镍的化学反应活性。宏观上的稳态荧光光谱分析显示,加入抗坏血酸或硝酸镍的量子点溶液的荧光强度有不同程度的下降,同时加入抗坏血酸和硝酸镍的量子点溶液的荧光下降最多。微观上的荧光成像分析显示,随着反应液浓度的增加和激光功率的增大,图像中整体的量子点荧光闪烁强度下降及量子点在off-time的概率密度变大。对视野中的单个量子点在不同反应液浓度下的荧光强度分析,发现每个量子点对反应液的响应浓度具有显著个体差异性。其中,荧光闪烁规律的量子点在反应液浓度较低时反应比较剧烈,而荧光闪烁杂乱的量子点需要较高浓度反应才会比较明显。量子点反应活性的差异可能与其表面结构有关。本实验通过监测单个量子点荧光闪烁特性的变化间接反映其化学反应活性,为筛选出特定化学反应性的材料提供了一种新颖的参考方法。在第三章中,通过全内反射荧光显微镜与成像光谱仪的联用,观察到银纳米粒子聚集体在倏逝波激发下的表面增强拉曼散射信号闪烁现象。稳态荧光光谱仪的三维荧光扫描后无荧光光谱峰出现,且实验中所用的银纳米粒子的SEM表征与其在光学显微镜上的发光特征对比,发现发光强度强且闪烁频次高的粒子对应为SEM中的聚集体,与表面增强拉曼的特征相同。利用连接在显微镜一端的光谱仪,测得的单个银纳米粒子聚集体的拉曼光谱峰强度和位置都会发生波动,与荧光闪烁仅有强度波动不同。这一结果进一步证实了实验中观察到的是银纳米粒子聚集体的表面增强拉曼散射信号闪烁。将本实验中测得的银纳米粒子聚集体的光谱与激光共聚焦拉曼显微镜下测得的柠檬酸钠的拉曼光谱对比,其中多数光谱峰可以对应起来,可以得出银纳米粒子聚集体的表面增强拉曼信号来源于其表面吸附柠檬酸根阴离子的结论。此项研究中的拉曼光谱是使用半导体激光器在倏逝波的宽场激发下测定的,而在一般情况下的拉曼光谱是使用氩离子激光器通过共聚焦激发样品测定拉曼光谱,这两者存在显著差别。本研究所发展的表面增强拉曼光谱测定方法简单、快速,且同时可以得到多个粒子的拉曼光谱,具有效率高的特点,为单颗粒拉曼光谱的宽场成像提供了 一种新方法。