表面增强拉曼散射（SERS）由于其独特的振动指纹和单分子检测灵敏度，已经成为一种强大的光谱技术，用于化学和生物医学领域的传感和成像。SERS的广泛应用依赖于具有高灵敏度、均匀性和再现性的高性能SERS基底的可用性。新兴的三维SERS基底由于在二维衬底的垂直方向上增加了等离子体砌块，使得热点从二维平面扩展到三维体积，从而表现出优异的化学传感性能。三维SERS基底的一个重要特点是可以实现三维等离子体耦合，包括面内和面外的等离子体耦合，这决定了三维热点体积的增强性能。然而，理解三维（包括面内和面外）等离子耦合与SERS特性之间的相互关系，调节三维等离子体优化SERS性能仍然是一个挑战。
　　本篇论文从三维基底出发，针对三维（包括面内和面外）等离子耦合与SERS特性之间的相互关系，以期达到优化SERS性能这一重要问题，通过调节三维构建块尺寸、三维基底的厚度、三维基底单层结构可调，以及三维基底纳米粒子形状等，以期优化SERS性能。主要研究内容如下：
　　（1）三维金八面体基底的优化及其在生物医学的应用。我们组装了一组具有可控纳米结构的三维层压SERS基底，以调节三维等离子体耦合，优化SERS性能，用于超灵敏分析。我们依次改变了0D（金纳米八面体（AuNO）的大小），1D（3D基底的厚度）和2D（单个单层结构）的结构元素，用于研究3D等离子体耦合对SERS性能的影响。首先，通过UV-Vis-NIR消光和SERS光谱系统研究了三维基底厚度对SERS性能的影响。然后，研究了三维基底的AuNO尺寸对消光和SERS光谱的影响。最后，调整三维基底中单个单层的类型，生成三元层次的纳米结构。通过633nm和785nm两个激发波长的SERS成像，证明了二维元素对三维等离子体耦合的调谐效应。使用优化后的3D基底可以定量检测生物分子，如L-色氨酸（Trp）和L-苯丙氨酸（Phe），检测限低（LOD）。此外，三维基底被证明可以用于活的正常肝细胞和肝癌细胞之间的无标签SERS区分，具有较高的准确性。
　　（2）三维混合基底的优化及SERS应用。以8nm金纳米球为种子，利用种子再生长法生长16nm金纳米球，再利用16nm金纳米球合成更大的金纳米球，利用这种方法，合成了大小均匀，具有高度分散性的，平均直径为46nm的金纳米球。我们使用合成的金纳米球和金八面体进行混合组装，两种纳米粒子分别在气-液界面组装成膜，之后以不同混合组装方式转移到硅片上，得到一系列不同组装方式的固体复合基底。在633nm和785nm两个激光下以MBA为拉曼探针研究这些组装基底的SERS活性，通过对其拉曼强度进行比较后得出三明治结构即两层金纳米球夹一层金八面体的SERS活性最好。