高危阿片类毒品海洛因的泛滥, 对国家安定、 社会经济和人民生命财产安全带来了巨大的危害。 高效、 准确的海洛因及其代谢物的检测鉴定方法在打击毒品犯罪, 处理涉毒案件以及公安禁毒工作中具有十分重要的意义。 表面增强拉曼光谱（SERS）兼具检测速度快、 操作简便、 灵敏度高、 指纹识别及无损检测等优点, 能够实现对毒品的高效、 便携检测。 若结合模式识别技术, 可提高数据处理效率、 避免人为错判的发生, 进而实现自动精确分类识别的目的。 针对溶液中微/痕量海洛因及其代谢物, 提出了基于Au/SiO2复合纳米球阵列（Au/SiO2 NSA）的SERS检测与模式识别相结合的方法, 实现对它们的灵敏检测与高效鉴别。 首先, 采用气-液界面自组装和磁控溅射沉积的方法制备了具有良好SERS活性和结构一致性的Au/SiO2 NSA, 以此为SERS基底（芯片）, 结合便携式拉曼光谱仪, 成功实现了对水溶液中海洛因及其主要活性代谢物（6-单乙酰吗啡（6-MAM）和吗啡）的灵敏检测, 检测限低至10-4 mg·mL-1。 然后, 利用模式识别技术中的系统聚类分析（HCA）、 主成分分析（PCA）和支持向量机（SVM）对所获得的谱图数据进行定性/定量分类识别。 结果表明, 在HCA和PCA均能准确分类的基础上, 采用基于径向核函数、 线性核函数、 多项式核函数、 S型核函数中任意一种建立的PCA-SVM模型, 均能够100%地对海洛因、 6-MAM和吗啡进行定性识别； 选取基于径向核函数的SVM模型, 对不同浓度海洛因定量区分的准确率可达90.1%； 而通过基于线性核函数的SVM模型, 对不同浓度6-MAM和吗啡的判别准确率分别为84.8%、 70.2%。 这项工作不仅为基于SERS的灵敏检测与精准鉴别提供了一种具有实用价值的高质量基底（芯片）, 也为对海洛因及其代谢物进行准确的分类及识别给出了可行的方案。

包覆材料改变了单一材料的力学、光学性质。利用离散偶极近似（Discrete Dipole Approximation, 简称 DDA）的方法，系统研究二氧化硅壳层、尺寸及形貌等因素对Au@SiO2核-壳层单晶八面体纳米棒光学吸收谱峰值、峰位及其近场分布的影响。研究表明SiO2壳层包覆的Au纳米棒的光学吸收谱同样表现为横向和纵向吸收峰。随着SiO2壳层厚度增加，Au@SiO2核-壳层单晶八面体纳米棒横向和纵向吸收缝的强度明显减弱，横向吸收峰的位置发生微小的蓝移，而纵向吸收峰位发生明显的红移。SiO2壳层在提高纳米棒硬度的同时，改变光学吸收峰的峰值和峰位，削弱了Au核表面等离子体共振强度（Surface Plasma Resonance-SPR）。

借助水/油两相界面自组装形成致密排列且有序稳定的Au@ SiO2单层膜,通过膜层层转移到固相基底的方法制备了具有不同纳米粒子层数的SERS基底,成功在同一硅片上制备了六层Au@SiO2纳米粒子膜,研究了不同膜层数与SERS信号的关系,结合SERS成像技术可测定纳米粒子膜在基底上的层数.通过改变探针分子在多层纳米粒子膜上的位置,研究了纳米粒子膜间的耦合增强效应.研究表明,同一层膜表面探针分子的SERS信号分布均匀,随膜层数的增加,SERS信号明显增强,当膜层达到第五层时探针分子的SERS信号最强,之后几乎保持不变,说明SERS信号主要来源于表层的五层纳米粒子膜,位于五层以下纳米粒子对SERS效应并没有贡献.固定探针分子仅吸附于底层纳米粒子表面,当再覆盖一层裸露纳米粒子膜后,SERS信号达到最大,其主要源于热点的增强作用占主导地位,而覆盖至第三层时,SERS信号反而出现微小减弱,这是由于多层的Au@SiO2纳米粒子膜影响了激发光以及信号的传播,但粒子间产生的耦合效应仍对底层的探针分子起增强作用,当覆盖至五层Au@SiO2膜后,探针分子SERS信号完全消失,由此说明纳米粒子单层膜控制在三层以内可有效检测底层及以上所有纳米粒子上吸附分子的SERS信号,该结果为制备理想SERS基底提供了实验依据。

采用一种新方法制备了Au@SiO₂核壳结构的纳米颗粒, 利用透射电镜和紫外-可见吸收光谱对产物的形貌和稳定性进行了表征。 以对巯基苯甲酸(PMBA)作为探针分子, 分析了Au@SiO2颗粒的SERS特性, 结果表明Au@SiO2/PMBA具有稳定的SERS信号; 通过控制SiO2前驱体(TEOS)的使用量, 成功实现了对SiO2层厚度的调节; 研究了Au@SiO2颗粒在碱性溶液中的稳定性, 结果显示在pH 10的溶液中, SiO2壳层在24 h内被明显腐蚀, 96 h后完全消失。 此工作将为Au@SiO2的制备、 存放和应用提供有益的参考。

采用磁控溅射和退火技术制备出Au/SiO2纳米复合薄膜。利用扫描电子显微镜（SEM），X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）对上述纳米复合薄膜进行了结构表征。实验结果表明，纳米复合薄膜的表面上均匀分布着直径在100~300nm的金纳米颗粒。金纳米颗粒的大小随着退火时间的增加而增大。用荧光光谱仪（PL）对薄膜的光致发光特性进行了研究。结果表明，在激发波长为325nm时，分别在525nm和560nm处出现两个发光峰；在激发波长为250nm时，在325nm处出现发光峰，这一发光峰可能与非晶SiO2的结构缺陷有关。

以氨基硅烷为偶联剂， 硅酸钠为硅源， 合成了一种以金为核， 二氧化硅为壳的核壳纳米粒子。 通过调节硅酸钠的量， 反应温度和反应时间控制二氧化硅壳层厚度， 获得理想的表面增强效应。 通过研究表面增强拉曼光谱(SERS)信号强度和二氧化硅层厚度之间的关系优化基底的制备条件。 采用对巯基苯和联吡啶作为探针分子进行SERS实验， 在一定浓度范围内得到SERS信号强度和浓度的对数之间的线性关系， 实验结果表明此组装有Au@SiO2的ITO基底作为可循环利用基底可定量分析吸附物种的浓度。

在室温下用离子束溅射沉积工艺在石英基材上生成Au-SiO2复合薄膜。把生成薄膜从500～900 ℃(分别保温5 min)分五个不同温度进行退火处理。用X光衍射方法(XRD)对薄膜结构进行了测试,得到Au-SiO2纳米复合薄膜未退火(as-dep)和退火后的X射线衍射谱;透射电子显微镜(TEM)观察了经过700 ℃退火处理复合薄膜中Au粒子在薄膜中分布状态和颗粒大小。用分光计测试薄膜光吸收特性,吸收光谱范围为190～1000 nm,发现退火温度从500～700 ℃,光谱吸收峰有明显红移存在,而在更高温度吸收峰的位置和强度几乎都不变。这与X射线衍射检测吻合。并用德鲁特(Drude)模型给于理论解释。