为了进一步提升传统金属纳米结构表面增强拉曼散射（SERS）衬底的检测灵敏度和均匀性，提出了银修饰开放纳米腔多孔阳极氧化铝模板（AAO）复合结构的SERS新衬底，利用AgNPs（Ag nanoparticles）表面的局域表面等离子共振效应、银纳米粒子之间的热点效应，以及AAO结构的开放纳米腔的腔增强效应，实现了高灵敏度分子检测。采用液-液界面自组装方法将AgNPs修饰到AAO腔体中；利用FDTD（finite difference time domain）仿真软件对结构的电磁场分布特性进行了研究；开展了系统的拉曼测试实验，实验结果表明：相较于传统SiO₂-AgNPs衬底，AAO-AgNPs的拉曼光谱强度提高了4.7倍；以R6G（rhodamine 6G）为探针分子，AAO-AgNPs衬底的最大分析增强因子约为2.38×10¹⁰，检测极限可达10^-16 mol/L；此外，实验验证了该复合结构的多分子检测功能。

通过模板法制备大面积、 可控的、 可重复的、 热点集中的金纳米结构阵列, 并在纳米结构阵列上通过化学修饰分子, 吸附更多苏丹红Ⅰ分子至金纳米的SERS增强区域, 实现其高灵敏的表面增强拉曼分析检测。 以多孔阳极氧化铝为模板, 通过真空蒸镀金, 约200 nm厚度, 复制氧化铝的孔洞结构, 用碱液将氧化铝模板腐蚀去除, 可得到氧化铝模板的互补结构, 即大面积的、 均匀的金半球纳米结构阵列。 在金纳米结构阵列上修饰十二硫醇, 硫醇巯基端与纳米金相结合, 碳链端自组装形成非极性的疏水环境, 疏水环境可以捕获苏丹红Ⅰ分子, 使其吸附至纳米金结构表面的SERS增强区域, 实现苏丹红Ⅰ的SERS检测。 由于SERS基底表面的金半球纳米结构均匀、 规整, 在激光光斑的区域内, 苏丹红Ⅰ的SERS信号均匀、 稳定, 可以对苏丹红Ⅰ进行定量分析。 苏丹红Ⅰ的拉曼峰强度对数与浓度对数之间呈线性关系, 线性相关系数达0.99, 线性范围为5×10-4～10-7mol·L-1, 回收率范围77%～117%。 此方法的检测限可达到4×10-8mol·L-1, 与国标的高效液相色谱的检测限相当。

以不同形貌和深宽比的阳极氧化铝(AAO)模板为模芯, 采用注射成型方法制备了纳米结构, 分析了纳注射成型的模具温度、制件的疏水特性和模芯的使用寿命。首先, 通过对比3种AAO模板的结构特征和深宽比, 研究了不同模具温度下纳米结构的复制质量。然后, 针对纳米阵列结构的疏水特性, 分析几何结构特征与模具温度对制件静态接触角的影响, 探索PC制件不同成型区域内的疏水性能。最后, 对AAO模板的宏/微观质量和使用寿命进行了分析。研究结果表明: 模具温度对纳米结构复制质量影响显著, 且主要体现在纳米结构的成型高度上;纳注射成型制件不同区域内的疏水特性略有差异, 最大静态接触角可达108.2°, 比平板制件提高了31.5%;500余次的注射成型后, 低深宽比的AAO模板整体质量良好, 而高深宽比的模板缺陷明显, 使用寿命有限。

采用多孔氧化铝(AAO)模板作为基底，结合真空蒸镀、热去湿技术实现金纳米颗粒的有序组装。通过二次氧化技术制得孔径80 nm、壁厚20 nm左右的多孔氧化铝模板，在模板表面真空蒸镀一层很薄的金膜，随后将样品放入管式炉中做退火处理。在扫描电子显微镜下对其形貌进行表征，发现多孔氧化铝模板表面金纳米颗粒具有很好的有序度；同时对于具有较浅孔的模板，有序孔阵列组装得到的金纳米颗粒阵列呈现高度有序性,且与孔阵列密排六方结构相匹配。采用紫外可见光分光光度计在300~800 nm波长范围内对表面成功组装金纳米颗粒阵列的样品吸收特性进行了测量，结果表明多孔氧化铝模板组装金纳米颗粒阵列后吸收谱图出现明显的表面等离子体吸收峰，峰位置在316 nm和616 nm处，较普通金纳米颗粒吸收峰位置出现大幅度的红移。

使用交流电沉积在多孔氧化铝模板中制备金纳米线，对交流电沉积时阻挡层厚度、交流电压、交流频率等因素进行了系统的研究和探讨。使用交流电沉积制备出了直径30 nm、长度2.1 μm的形貌完好、长度均一的金纳米阵列。结果表明模板的阻挡层厚度能够显著影响金属的沉积电位，是保证沉积顺利进行的重要因素。通过记录、分析不同条件下交流沉积过程中时间-电流曲线来对交流沉积过程进行深入研究并提出相应机理。发现同频率下平台电流值不变，纳米线的长度与交流电压大小成正比，而同电压下沉积的平台电流与交流电频率成正比，这些都与阻挡层的半导体特性有关。

采用电化学沉积法分别在不同孔径的阳极氧化铝(AAO)模板上沉积一系列直径不同,排列规则的银纳米阵列。以对氨基苯甲酸(PABA)和三聚氰胺两种分子分别作为探针分子, 研究了银纳米阵列的直径大小对其表面增强拉曼散射(SERS)效果的影响。结果表明, 在波长为514.5 nm的激光激发下, 探针分子的SERS信号强度随银纳米阵列直径的改变而明显变化, 并在银纳米阵列直径约为53 nm时, SERS强度达到最大。利用电磁增强机制对此实验结果进行了分析和解释。

采用亚硫酸金钠为主盐, 在阳极氧化铝模板上进行了化学镀和电镀金实验研究。通过扫描电子显微镜和X射线衍射分析测试表明:采用以上两种方法均能制备出纳米多孔金薄膜。两种方法制备的多孔金薄膜微观结构存在较大的差异。化学镀制备的多孔金薄膜微观上是枝晶状的, 电镀制备的多孔金薄膜微观上由纳米线构成。

采用热蒸镀的方法直接在多孔氧化铝(porous anodic alumina, PAA)模板上蒸镀几微米的银膜, 然后在HCl溶液中溶解掉模板, 得到表面具有纳米尺度规则结构的银膜作为表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman spectra, SERS)基底, 并在该基底上测量了吡啶溶液(0.01 mol·L-1)的增强拉曼光谱, 发现平均增强因子大于105。 与直接在载玻片上蒸镀的银膜相比, 具有纳米尺度规则结构银膜的增强效果提高了30倍。 改变激发光功率测量吡啶的拉曼光谱, 和普通拉曼散射一样, 增强拉曼光谱的峰值强度随激发光强度线性变化, 并在该基底上测量了三聚氰胺的拉曼光谱, 发现在1 mW的激发功率下对于三聚氰胺的检出限为2.5 mg·L-1。

在草酸电解液中研究了阳极氧化法制备多孔氧化铝模板(AAO模板)。采用场发射扫描电子显微镜对多孔模板的形貌进行表征, 结果表明：模板孔的分布均匀有序, 孔径在40～70 nm；电解液浓度、氧化电压、氧化温度和氧化时间都会影响模板的形态；不经过高温退火及抛光也可以制得规则排布的多孔AAO模板。X射线衍射分析表明：氧化铝膜的主要成分为非晶态Al2O3。