由于生物体系的特殊性和复杂性,对标记用荧光探针具有很高的要求。本论文系统研究了掺杂方法、掺杂过程以及掺杂结构的改变与光学性质的内在关系,建立了染料可控掺杂的方法,为发展适合高灵敏度、高通量标记检测的新型发光纳米探针提供了必要的材料基础。采用St?ber法控制二氧化硅壳层厚度和/或denseliquid处理控制二氧化硅孔结构,制备了一系列具有不同硅结构的Ru(4,7-Ph2-phen)3染料掺杂二氧化硅纳米粒子,研究二氧化硅结构与染料光物理性质的内在关系。首次获得的平均寿命长达17.69μs的Ru(4,7-Ph2-phen)3染料掺杂二氧化硅纳米粒子,为建立可完全排除背景干扰的荧光定量和时间分辨检测方法提供了重要的材料基础。通过改变St?ber法反应体系中二氧化硅粒子的生长过程,研究了不同生长过程可导致染料在二氧化硅中的不同分布,据此可调控和优化Ru(phen)3掺杂二氧化硅纳米粒子的发光性质。通过调控染料与二氧化硅基质的相互作用,获得了具有不同核壳结构的染料掺杂二氧化硅纳米粒子,从而增加了粒子发光的化学稳定性。在此基础上获得了可用于高灵敏度免疫检测和细胞标记的染料掺杂二氧化硅材料。通过研究阳离子表面活性剂构筑的不同胶束结构对纳米粒子发光性质的影响,建立了疏水性染料掺杂的普适性方法,获得了具有高亮度蓝色发光的疏水性香豆素掺杂的二氧化硅纳米粒子。并以红色发光的Ru(phen)3和绿色发光的FITC为模型荧光染料,通过静电、共价作用控制硅球结构,并同时控制两种染料掺杂的相对浓度,制备出了高亮度、荧光光谱范围可覆盖从绿色到红色发光区域的染料掺杂二氧化硅纳米粒子。为利用色度学原理,将不同掺杂方法(疏水、静电、共价)与色度学RGB(red-green-blue)发光组分的调控相结合,在单个SiO2纳米粒子内实现多色编码技术奠定了基础。