纳米科学是现代科学和技术的重要基础研究领域之一。掌握可控纳米晶体的生长方法,是控制其性质的重要手段,进而拓宽其应用领域。纳米材料由于表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等基本效应产生完全不同于体材料的物理和化学特性。例如,直径小于3纳米的金纳米球失去了金色的光彩,其化学反应活性却明显增强。随着尺寸和形貌的不同,金的胶体溶液呈现红色、蓝色等特殊的光学性质。近年来,具有可调光吸收特性的一维金纳米结构(如纳米棒,纳米线)因具有广泛的应用前景而引起人们的格外的关注。这些应用领域包括光电子学,探测,电磁学,生物兼容性,数据存储等。金纳米棒能从两个方向上吸收和散射入射光,即横向共振带和纵向共振带,其光学性质决定于棒的形貌、纵横比、晶面结构、化学组成以及所处介质环境。本文的目的是利用简单、有效的化学方法合成单晶金纳米棒,探索纳米棒的生长机制,研究其光学特性。熟悉纳米材料的表征手段,如紫外-可见光谱仪(UV-Visible),透射电子显微镜(TEM),高分辨透射电子显微镜(HRTEM),X射线衍射仪(XRD)等。主要工作如下:本文首先概述了贵金属纳米材料活性和光学性质,介绍了金纳米棒的制备方法,包括模板法,光刻方法,电化学方法,光化学方法等。由于晶种生长法成本低,易于控制等优点,本工作采用晶种生长法。通过对一系列实验参数的调整,制备出了不同纵横比的金纳米棒,并实现了纵向共振吸收带在700-1100 nm的金纳米棒的可控生长。通过描述纳米粒子的静电近似理论,Mie理论,DDA理论揭示了表面等离子体共振的实质。利用Gan方程和FDTD(有限差分时域方法)计算出了金纳米棒的吸收光谱并与实验结果作比较。研究了一维纳米材料的生长机制。在CTAB单一表面吸附剂中,一维金纳米结构经历了骨状,哑铃,棒之间的变化;在CTAB与BDAC双种表面吸附剂中,实验发现,硝酸或盐酸可以作为调节金纳米棒纵横比的有效手段。样品经过XRD和选区域电子衍射和高分辨电镜表征,证明本实验生长的金纳米棒是单晶结构,棒的侧面交替分布着{110}和{100}八个面,末端是{110}和{111}面,棒沿着[100]方向生长。在动力学和热力学的基础上,提出一种棒的生长机制。最后在金纳米棒基础上,在碱性的环境下制备出了金核银壳的纳米棒,通过改变银的量,金银复合纳米棒的光学性质发生改变。本文对于研究晶体生长和潜在的应用方面具有价值。