基于化学交联法和静电吸附法，制备了一种基于氧化石墨烯（GO）-金纳米颗粒（AuNPs）-葡萄糖氧化酶（GOD）的新型比色葡萄糖生物传感器。GOD会催化葡萄糖氧化生成H₂O₂，生成的H₂O₂进一步诱导GO-AuNPs局部表面等离子体共振（LSPR）带的变化，从而实现葡萄糖的检测。GO改善了复合颗粒的稳定性，降低了金属颗粒的生物毒性，还改善了传感器的响应。通过透射电子显微镜（TEM），拉曼光谱和紫外可见分光光度计分别对复合颗粒的微观结构和光学性质进行了表征，并系统地研究了传感器的最佳检测条件，使开发的比色传感器对葡萄糖质量浓度具有高灵敏度和高选择性，并实测到传感器的灵敏度为14 nm/（mg/mL），范围为0~1.6 mg/mL，可用于实际检测。这项工作结合了GO和AuNPs的优势，显示了在葡萄糖检测领域简单，稳定和具有成本效益的应用前景。

高传染性病毒对生命安全和社会运行有重大的威胁，快速灵敏的病毒检测是防止病毒爆发的首要手段。基于表面等离子体共振(SPR)和局域表面等离子体共振(LSPR)技术的生物传感器具有快速、高灵敏等特点，在临床病毒检测上有巨大的应用潜力。从抗体、抗原、核酸和病毒颗粒这四类传感器捕获物入手，基于四种病毒检测方法，综述了SPR和LSPR传感器的最新研究成果，对其中应用的传感策略和结合的优化技术进行了分类介绍，并通过对比传感器的检测限，阐述了检测限差距产生的原因。最后，汇总了近十五年来SPR和LSPR病毒传感器的各项参数，对SPR和LSPR传感器在病毒检测领域中的进展进行了总结和展望。

提出了一种基于氧化石墨烯（GO）集成极大倾角光纤光栅（ExTFG）的局域表面等离子体共振（Local Surface Plasmon Resonance， LSPR）免疫传感器，用于对癌症标志物——细胞程序性死亡-配体1（PD-L1）的无标记和特异性检测。利用大尺寸（粒径约为165 nm）金纳米壳（AuNs）作为LSPR载体固定在光纤表面，然后再将GO涂敷于光纤表面来改善ExTFG-LSPR传感器的疏水特性，以增强传感器对生物分子蛋白的吸附能力，最后将PD-L1单克隆抗体（anti-PD-L1 MAbs）通过共价键结合在光纤表面GO的羧基端用于PD-L1的特异性检测。实验结果表明：该免疫传感器对磷酸盐缓冲液中PD-L1抗原的检测范围为0.038~38.46 pmol/L，在0~2 pmol/L的低浓度区保持着良好的线性度，灵敏度约达0.114 nm/（pmol·L^-1），对PD-L1抗原的检测极限低至约0.076 pmol/L，解离系数约为2.801×10^-12 mol/L；当用于不同的健康血清样本和肝细胞癌（HCC）血清样本的临床免疫检测，对前者的响应极其微弱，而对后者具有明显的响应。因此，该免疫传感器在复杂血清环境下对PD-L1标记物具有良好的临床特异性，具有较大的应用潜力。

为实现活性细菌的快速和原位检测, 使用无机碱性双氧水作为“清洁”还原剂, 还原制备了一种毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒, 并将其作为表面增强拉曼散射(SERS)基底材料。研究发现: 构建的毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒具有较高的表面粗糙度和致密的表面纳米毛刺, 该结构对细菌表面的吸附能力较强, 且不影响细菌的生物活性; 构建的毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒在单颗粒表面具有大量的“纳米针尖”和“纳米间隙”, 这种结构可产生较强的局部表面等离子体共振效应; 将毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒吸附于细菌表面, 可以有效地增加细菌表面的SERS“热点”, 且在实际检测中容易操作。利用以上特点, 在633 nm的激发光激发下, 可以有效获得活性细菌的SERS指纹谱信号, 该方法的灵敏度和检测效率高, 能广泛应用于微生物细胞的SERS传感分析。

提出一种以Au为材料的正方形框和中空圆柱嵌套的亚波长周期性复合结构，采用时域有限差分算法对复合结构进行数值模拟研究。研究发现，波长在400~900 nm的线偏振平面波垂直入射情况下，最小的透过率能达到7.46%，最小的半峰全宽能达到7.25 nm，最大的反射率为87.61%，最大吸收率达到38.00%，且表现出透射光谱与入射光的偏振方向无关。分析发现，复合结构的共振模式由两基本结构的共振模式耦合而来，且嵌套模式可以进一步减小单一结构的透过率和增大光与复合结构的相互作用。通过改变复合结构参数，得到了较宽且高效的等离激元调控范围和较窄的透射光谱。这也为设计人工亚波长周期性复合结构的研究提供一定的理论指导。

提出了一种双通道探针式81°倾斜光纤光栅(81°TFG)传感器,并将其用于甲胎蛋白(AFP)的免疫检测研究。首先,在81°TFG端面镀银膜形成反射式81°TFG,构建由2×2耦合器和两支81°TFG探针组成的双通道传感器。然后,在栅区表面修饰大尺寸AuNs粒子和GO,并以AFP单克隆抗体为特异性识别单元修饰栅区表面,实现基于双通道探针式81°TFG局域表面等离子体共振(LSPR)的AFP免疫传感器。最后,在复杂血清环境下完成免疫检测实验,结果表明,该传感器对AFP抗原质量浓度的检测极限在1~10 pg/mL之间,检测的饱和点约为200 ng/mL,灵敏度约为0.155 nm/log(pg/mL),对肝癌患者的血清具有良好的特异性响应。相比单通道透射式81°TFG传感器,该传感器能实现对目标分子阳性和阴性样本的同时对照检测,从而增强临床检测应用中的可靠性,且操作更简便、应用潜力更大。

金属纳米材料因其特有的局域表面等离激元共振(LSPR)特性而广泛应用于半导体材料发光、太阳能电池、表面增强拉曼散射探测、光电化学等领域。Ag由于其在特定波段极低的吸收损耗而被视为优秀的LSPR候选材料。以Ag纳米结构作为研究对象,利用时域有限差分法(FDTD)对圆柱形Ag纳米结构的近场局域增强和远场散射特性进行了系统的模拟与分析。结果表明Ag纳米结构的尺寸、间距及衬底折射率均会对LSPR 效果产生显著影响,可以通过改变结构参数来调控Ag纳米结构的LSPR特性。

基于本征值方程及时域有限差分(FDTD)算法,研究了嵌入二氧化硅衬底的菱形纳米金阵列 表面等离子共振传感特性,推导出共振模式随嵌入深度变化的关系式。计算结果与数值模拟一致, 验证了金纳米颗粒阵列上下介质的不对称性可以等效为单层介质光栅。理论分析了透射谱中产生多 个共振峰的物理机制与影响因素,进一步探讨了透射谱与嵌入深度、长短轴比例、周期尺寸等参数的 关系,分析了阵列结构的传感性能特点,为制作多波段工作的表面等离子体共振(SPR)传感器基底提供了理论依据。

超材料吸收器的高吸收率源于表面金属颗粒与介质层之间产生的局域等离激元共振以及由金属颗粒-介质层-金属反射层构成的微腔所导致的共振吸收。其吸收特性与金属颗粒的尺寸、形貌和介质层的材料和厚度密切相关。设计优化了一个在近红外波段1.2 m处具有近完美吸收的超材料吸收器。以该设计为蓝图，利用纳米压印技术制备了一系列具有不同介质层厚度的器件，并利用红外反射谱定量研究了这些器件的吸收特性。实验结果证实，用纳米压印技术制备的超材料器件具有工艺可靠性好、加工精度高等优点。实验测得的吸收率变化趋势与理论预期相符，吸收率较高。