贵金属纳米结构中的自由电子在外界光场的作用下会形成集体振荡,从而激发局域表面等离激元共振,此时入射场能量可有效聚集在结构周围,能够形成很大的局域场增强,故可在纳米尺度上增强光与物质的相互作用,因而贵金属纳米结构在表面增强拉曼散射、生物传感器、生物分子探测和医学检测等方面展现出广泛的应用前景。当贵金属纳米颗粒相互靠近时,会产生很强的等离激元耦合,能够进一步增大局域场强,故可有效提高相关器件性能。在不考虑非局域等效应的前提下,纳米颗粒之间的间隔越小越有利于增强光与物质的作用,因而需要开发有效手段降低纳米颗粒之间间隔。采用如电子束曝光等自上而下的方法尽管制备样品形貌可控,但纳米颗粒之间的间隔很难缩小到几个纳米,而且成本较高,加工较为耗时。而采用基于湿化学合成的贵金属纳米颗粒的界面自组装方法,能够大面积制备单层密排贵金属纳米颗粒薄膜,其中颗粒间隔仅取决于包覆分子层的厚度,因而可以很大程度上增强表面等离激元耦合,在如表面增强拉曼散射等领域以展现出广阔的应用前景。采用界面自组装方法目前已可以稳定高效制备贵金属纳米球、纳米立方体等具有结构各向同性的单层膜体系。此外,采用具有结构各向异性的纳米颗粒(如纳米棒)能够在更宽的频率范围内调整等离激元共振,可进一步拓展纳米颗粒单层膜体系的应用。与纳米棒相比,纳米箭头结构具有更尖的尖端,在这些位置处非常有利于局域场的增强。因而采用贵金属纳米箭头构成的单层膜体系,有望产生更强的等离激元耦合,从而实现更大的局域场强,以进一步提高如表面增强拉曼散射等应用的性能。基于此本文通过种子生长法制备了具有较高质量的金纳米棒和金纳米箭头两种形状各向异性的纳米颗粒;利用油-水界面自组装方法,我们将胶体溶液中金纳米棒和金纳米箭头颗粒自组装成为单层膜结构,其中纳米颗粒之间的间隔低至约3 nm,能够有效增大等离激元耦合;实验结果表明与纳米金棒单层膜相比,研究中采用的金纳米箭头单层膜体系能够产生更强的拉曼散射信号。论文主要工作内容如下:(1)采用种子生长法制备了金纳米棒和金纳米箭头结构,通过改变金纳米颗粒种子的用量、生长溶液中氯金酸、抗坏血酸等药品的浓度,能够有效调整纳米颗粒长径比等参量,其局域共振峰位能够覆盖较宽的波段;通过对生长条件的控制可以有效改善胶体溶液中纳米颗粒结构的均匀性,这为单层膜的制备打下了基础。(2)实验中采用油-水界面自组装方法,成功制备了金纳米棒及金纳米箭头单层膜体系,电镜测试结果表明在较大面积范围内,这些单层膜结构颗粒排列较为整齐、厚度比较均匀。通过对油-水界面自组装方法的调整,可以在制备单层膜结构的同时,将结构转移至不同基底上。(3)实验中对比了所制备金纳米棒及金纳米箭头单层膜体系作为基底时对拉曼信号的增强作用,结果表明,采用金纳米箭头单层膜体系在更宽的波段,能够产生更强的拉曼信号输出,这些结果表明金纳米箭头单层膜结构是一种很好的拉曼增强基底。