基于传输矩阵法(TMM)研究了可见光波与棱镜耦合的多层光学薄膜间的相互作用，实现了一种由于共振隧穿导致的带通滤波器。计算得到了复合结构的透射谱线，重点分析了棱镜间空气层厚度对滤波特性的影响。在横电(TE)波入射下，通过优化计算得到目标颜色对应的几何参数。同反射模式下的颜色滤波器不同的是，结构会透过一种特定的颜色并反射光谱的其余部分。优化后得到了红绿蓝(RGB)三色滤波器优化的结构参数,获得了100%高透射率的光谱输出。红色、绿色、蓝色对应的滤波器谐振波长分别为683 nm、517 nm 和 444 nm。

根据激光与电子相互作用方程与电子辐射功率方程建立单电子对撞模型，借助MATLAB软件模拟，详细研究不同强度圆偏振激光脉冲作用下，电子振荡辐射的三维空间分布特点。研究结果表明，对撞电子的空间辐射最大值随激光强度的增大而增大。从三维空间图像特点来看，随着激光强度的增大，辐射圆锥面所围立体角不断扩大，当振幅峰值由线性向非线性过渡时，极角方向上的辐射值由平滑向出现波折转变，方位角方向上由均匀向非均匀变化，当归一化激光强度达到10时，辐射方向近似垂直于运动方向呈平面。

本文以二水合钨酸钠为主要原料，通过水热方法将单斜相氧化钨原位生长在六方相氧化钨表面，从而构建了单斜相/六方相“异相结”氧化钨光催化剂(m/h-WO3)。XRD、Raman和SEM的结果表明，通过控制反应溶液的浓度，可以实现m/h-WO3“异相结”中单斜相/六方相的组成调控。可见光下降解罗丹明B的实验结果表明，相较于单斜相和六方相WO3，m/h-WO3具有更高的光催化活性，而且m/h-WO3中六方相和单斜相的组成是影响光催化性能的主要因素之一，5% m/h-WO3展现了显著的光催化降解能力，降解速率分别为六方相和单斜相WO3的7.6倍和5.0倍。SPV表征结果表明，m/h-WO3“异相结”，特别是具有合适晶相组成的m/h-WO3可以显著提高光生电子和光生空穴的分离效率，从而提高光催化性能。

蓝宝石作为珍贵的彩色宝石深受人们喜爱，随着宝石合成技术的不断发展，市面上已有许多种合成方法制成的合成蓝宝石，常规的宝石学鉴定不能简单准确的区分天然蓝宝石与不同合成方法的合成蓝宝石。论文利用紫外-可见-近红外光谱仪对蓝宝石进行光谱分析，发现天然蓝宝石具有387nm、452 nm、566nm吸收峰，而提拉法、焰熔法和泡生法合成蓝宝石则无这些吸收峰；提拉法和焰熔法合成蓝宝石都具有600nm附近的吸收带；泡生法合成蓝宝石存在660 nm附近的吸收峰，其他三种蓝宝石无此吸收峰。通过拉曼光谱特征峰拟合分析与SPSS单因素方差分析，发现天然蓝宝石和不同方法合成蓝宝石的半高宽值存在显著差异，天然蓝宝石的半高宽值大于10.0 cm^-1，三种合成蓝宝石的半高宽值小于10.0  cm^-1；泡生法合成蓝宝石半高宽集中在8 cm^-1附近，而焰熔法合成蓝宝石的半高宽普遍在

8 cm^-1~10 cm^-11范围内, 提拉法合成蓝宝石半高宽则分布在6 cm^-1~8 cm^-1范围内。对比研究紫外-可见-近红外光谱与拉曼光谱的显著谱图特征差异，可简单、有效、无损的区分鉴定天然红蓝宝石与不同合成方法合成的蓝宝石。

光散射光谱(Light Scattering Spectroscopy, LSS)是一种可以实时、无创地对细胞核以及细胞器结构进行探测的光谱技术，并且能够在细胞和亚细胞尺度上获得生物组织的结构特征。LSS将微小粒子的光散射特性与它们的大小、折射率和形状联系了起来。生物组织具有结构特异性，当被光照射时会产生不同角度和偏振特性的散射光，因此可以获得有关组织宏观和微观的结构信息。这项技术在相关领域得到了深入的研究，并被扩展到癌细胞的检测。本文首先对LSS技术的基本原理进行了介绍，然后详细阐述了该技术在早期癌症诊断中的研究和应用，最后，我们总结了LSS技术的优势并对其未来的发展进行了展望。

以KAlF₄为基本组成的熔盐除作为新型低温铝电解工业的电解质外，还可作为钎剂大量用于各类铝散热器的钎焊中。因其熔体具有低粘度、低表面张力、超流动性和高腐蚀性等特性，该体系熔盐微结构的定量分析一直有较高的技术瓶颈。本文为研究KAlF₄熔体的微观构型，采用原位拉曼光谱技术辅以量子化学从头计算方法研究了KAlF₄熔体中[Al₂F₇]⁻离子团簇的拉曼峰位和相对散射截面，并通过KAlF₄熔体拉曼光谱解谱对[Al₂F₇]⁻离子进行定量分析。研究表明：KAlF₄熔体中除了已证实存在的K⁺、[AlF₆]³⁻、[AlF₅]²⁻和[AlF₄]⁻四种离子团簇外，还存在[Al₂F₇]⁻离子团簇，且含量在1.75 mol%左右。

过渡金属元素锇（Os）在高压下的电子拓扑转变（ETT）一直存在争议。迄今为止，除个别基于高压同步辐射的X射线衍射数据外，并无其它能够支持Os存在高压ETT的实验报道。本文基于比较光谱学原理，在0~220 GPa内，研究了金属Os的高压晶格动力学行为。分析结果表明，Os的E_2g拉曼模压力系数（dω/dP）在~110 GPa处发生突变，且mode-Grüneisen参数（γ_i）产生了相应的数值突降。高压下拉曼声子和mode-Grüneisen参数的突变位置与高压同步辐射衍射实验的异常点接近，这很可能与Os在高压下发生ETT有关。本文从晶格动力学角度讨论了Os的ETT特性，为Os的压致ETT提供了拉曼谱学的证据。

表面增强拉曼散射(SERS)技术是一种在单分子水平上通过收集分子光谱信号来识别分子物种的强有力的工具，现已被广泛用于医学诊断、食品安全、生物分析等领域。本文综述了SERS技术在常见细菌及病原体的研究进展，阐述了通过设计和调控纳米结构的形貌、种类（贵金属和半导体衬底）、掺杂元素、氢化时间和物理条件（温度、pH）等使其具有优异的灵敏度，从而扩大SERS技术的应用。同时讨论了SERS技术与现在热门的微流控技术、CRISRP技术的联用，以及在单分子检测上的优缺点。最后，展望了SERS生物传感器技术的发展前景。

基于表面增强拉曼光谱的磁免疫分析(简称SERS磁免疫)因其可实现样品的快速分离、富集、和无损检测以及具有灵敏度高、精准及快速等优点而备受关注。本文综述了SERS磁免疫分析基本原理及国内外的研究进展，并介绍了SERS磁免疫与微流控、侧向流动分析及荧光联用检测技术以解决其在微量快速检测、多组分分析及不同位点分析方面的困难；最后针对影响SERS磁免疫灵敏度提升的途径等进行展望。

拉曼光谱分析技术应用于药品分析领域，传统的拉曼光谱分析方法依赖于人工的专业性和测试条件，耗费大量的时间和人力。针对此问题，本文提出一种将拉曼光谱与深度学习中卷积神经网络（CNN）结合的方法，可以更加高效、便捷地用于药品分析。实验采集了4种药品拉曼光谱，分别使用了非对称最小二乘法（ALS）进行基线校正和S-G平滑滤波以及最大最小标准化对原始拉曼光谱进行预处理。结合了包括将多条狄利克雷分布的光谱混合的方法在内的6种数据增强的方法来生成新的拉曼光谱以扩充数据，数据增强方法提高了模型的拟合能力和表达能力。使用主成分分析（PCA）方法对测得的原始拉曼光谱进行降维，将光谱数据作为输入，搭建一维卷积神经网络模型预测药品类别，实现药品分类，为药品分析提供了智能方法。

针尖增强拉曼散射技术是一种具有高灵敏、高空间分辨率的表征技术，作为非接触式无损检测系统，TERS已逐渐成为了许多学科领域的研究热点。本文介绍了TERS技术原理与金属针尖的特点，对TERS技术在物质和生命科学的研究进展进行了综述，并对TERS技术在教学科研与学科交叉方面的应用进行了分析，探讨了TERS技术在化学、物理、生物医学和学科教研融合方面的应用。这些研究进展为TERS技术在物质科学研究以及教育科研中的应用提供了重要的参考，有助于推动TERS技术进一步的发展和应用。

表面增强拉曼光谱（SERS）技术广泛应用于表面/界面科学、光谱学、生化检测、成像示踪等领域。金属烯碳纳米囊是一类由烯碳壳层包裹金属核组成的核壳纳米颗粒，由于金属烯碳纳米囊具有高SERS灵敏度，在复杂和极端的生化环境下优异的稳定性和光学性质，因此在生化检测分析和成像示踪等领域备受关注。超薄烯碳壳层固有的化学惰性可以保护金属内核免受光生热电子、活性氧以及酶等外部因素的破坏，从而使金属烯碳纳米囊展现出超稳定的拉曼信号。此外，烯碳壳层的多个拉曼特征峰位（D、G、2D）可作为拉曼信号和内标信号，进一步提高了拉曼定量检测的准确度。值得注意的是2D峰作为拉曼静默区域内的信号峰有利于减少体内生物分子的干扰。本文首先介绍了金属烯碳纳米囊的制备原理和基本性质，概述了基于金属烯碳纳米囊的SERS检测和成像中的应用进展，最后展望了金属烯碳纳米囊在疾病诊疗的前景和潜力。

开发具有优异性能的可充电二次化学电池材料是解决当今社会所面临能源危机问题的有效途径之一。钠离子电池因为具有原材料储量丰富和价格低廉的优势而被视为替代锂离子电池的最优候选材料。最近的研究表明，二维单层电子化合物Ca2N是良好的钠离子电池负极候选材料。然而，当前研究多集中于块体Ca2N的物性，二维单层Ca2N基本物性的研究还比较缺乏。鉴于此，本工作基于第一性原理计算方法详细研究了单层Ca2N的晶格振动特性，确定了其光学振动模式的频率值、简并度和对称性，并通过声子态密度展示了不同类型原子在不同频率范围的贡献大小。最后，还基于声子谱计算了该材料的声子振动自由能、熵和等体积摩尔热容量等基本热力学性质，并与单晶Ca2N进行了对比分析。本工作对于实验研究者设计具有优异性能的类似结构金属离子电池负极材料具有一定参考价值和理论指导意义。

光散射中的anapole态是纳米光子学领域的一种独特的光学现象，可以用Mie理论以及多极展开理论进行分析。对于最常见的一阶电anapole态，其可以看做是由笛卡尔坐标系下电偶极矩和环偶极矩的干涉相消产生，具有典型的远场散射抑制和近场增强性能。本文首先对anapole态的基本概念和理论进行阐述，其次对激发anapole态的微纳结构进行总结，最后结合anapole态独特的光学特性，对其在近场增强、非线性光学、激光等方面潜在的光子学应用和最新研究进展进行了讨论和展望。

液体活检作为新兴的癌症无损检测技术，具有最小侵入性和可重复采样的优势，可以实时监测肿瘤的发生和复发，并评估预后和治疗反应。近年来，基于生物流体的表面增强拉曼光谱（Surface-enhanced Raman scattering, SERS）检测技术因其快速、廉价、高检测灵敏度和特异性等特点，表现出巨大的临床诊断应用潜力。本文首先简要介绍了SERS光谱技术的机理与优势，综述了采用非标记与标签SERS技术在体液诊断分析的应用进展，其中包括本课题组针对血液、尿液、唾液开展的最新相关研究工作，最后分析讨论SERS 光谱技术在液体活检领域的发展前景。

以均匀有序的聚丙烯腈（PAN）纳米柱阵列薄膜为基材，结合水热法以及离子溅射方法制备大面积有序的Fe₂O₃@Ag纳米棒复合结构阵列。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱仪、紫外可见光吸收光谱仪、X射线衍射仪以及拉曼光谱仪对复合材料进行表征。以罗丹明6G(R6G)和4-氨基苯硫酚(4-ATP)为探针分子，对结构阵列的表面增强拉曼散射（SERS）性能进行研究。结果表明,制备的结构阵列具有较高的SERS活性和信号均匀性，对R6G和4-ATP可以实现10^-10 M和10^-9 M低浓度探测。以10^-6 M的4-ATP为探针分子，计算得到基底的SERS信号相对标准偏差（RSD）值为7.5%。所制备的复合结构在SERS检测中具有良好的潜力。

表面增强拉曼光谱（Surface enhanced Raman spectroscopy, SERS）由于其高灵敏度，高选择性获得了广泛的关注。目前可作为SERS基底的材料主要为贵金属纳米材料。贵金属纳米材料的表面等离子共振频率一般在可见光区范围，具有较高的SERS增强因子，但贵金属材料存在的一些问题限制其应用。人们希望设计并合成出适用于多种检测分子的更多样化的SERS基底，同时期望与金属类似地，通过材料自身就能实现较高的增强效应。而对于大多数半导体材料而言，由于很难在拉曼激发光波长范围内（可见区）获得表面等离激元共振（Surface plasmon resonance , SPR）诱导的增强效应，需要通过调控SPR来实现其SERS应用。基于半导体本身的物理增强研究，尤其是SPR效应的协同增强机理方向获得了越来越多的关注。本文将重点总结各类半导体SPR调控手段，以及近些年基于半导体SPR的SERS应用。

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)是一种高灵敏度和高选择性的分析方法，能够在复杂样品环境中对目标物进行定性甚至定量分析，近年来在细菌检测领域得到了广泛的应用。SERS方法通过表面增强效应和拉曼散射效应的协同作用，能够实现对微量细菌的检测，并且具有快速、高灵敏、无损伤等优点。本文介绍了SERS方法的基本原理和在细菌检测领域的应用。综述了SERS方法在细菌检测中的两种策略，包括标记法(label-based)和无标记法(label-free)的最新研究进展。最后，本文评估了SERS方法在细菌检测领域存在的挑战和应用的前景，为进一步推动SERS方法在细菌检测领域的应用提供参考。

表面增强拉曼散射（SERS）是指当分子靠近或者吸附于基底表面时，分子的拉曼散射信号会显著增强的现象。SERS克服了常规拉曼散射信号强度比较弱的缺点，被广泛地应用在环境检测、催化化学、有机化学和生命科学等领域。本文利用密度泛函理论计算方法对农残噻菌灵分子的SERS光谱进行模拟，并探讨SERS增强机理。系统研究了噻菌灵在金团簇的吸附行为和SERS增强效应，得到金团簇在噻菌灵分子上的最佳吸附位置。利用五种吸附结构 (噻菌灵-Aun,n=1-5)对噻菌灵与金团簇的相互作用进行了理论研究，研究表明噻菌灵-Au4最稳定。结合拉曼光谱和理论计算的结果，借助高斯软件的图形化功能，对噻菌灵分子的振动模式、普通拉曼光谱和SERS光谱进行了系统的指认。

本文通过水热法合成了玫瑰花状的MoS₂纳米粒子，结合氧化还原法制备了MoS₂@Au复合材料，并将其作为表面增强拉曼散射(SERS)的活性基底。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪以及拉曼光谱仪分别对MoS₂和MoS₂@Au复合材料进行表征。以罗丹明6G (R6G)作为探针分子，对MoS₂和MoS₂@Au两种材料的SERS性能进行研究。SERS结果表明在532 nm激光线的激发下，相比于MoS₂对R6G分子的检测极限为5×10^-6 M，MoS₂@Au复合材料的检测极限高达5 QUOTE  10^-9 M，明显提高了3个数量级，这得益于Au纳米粒子的电磁场增强与基底-分子间电荷转移增强的协同作用。并计算得到基底的SERS信号相对标准偏差(RSD)值为12.2%，表明MoS₂@Au基底的SERS信号具有较好的均匀性。

等离激元是一种存在于电介质和导体界面的电子集体振荡的电磁模式，产生该电磁模式的载体被称之为等离激元材料。通过对等离激元材料的合理设计与构建，可以在纳米尺度实现对光的精确操控，从而获得具有独特光学性质的等离激元材料。在众多的等离激元材料合成策略中，聚苯乙烯微球模板法因其普适、简单、高效、精密等优点被应用于周期性等离激元材料制备。目前，基于该方法已经在二维和三维尺度内实现了几十纳米到几微米范围内高性能周期性等离激元材料的精细化可控制备。周期性表面等离激元材料作为一种兼具高重现性和高增强活性基底，在表面增强拉曼领域获得了广泛的应用。在本综述中，首先简要概述了聚苯乙烯微球的可控自组装和多策略的模板改性方法，然后详细的阐述了极具代表性周期性等离激元材料设计合成工艺以及性能优化策略，最后探讨了周期性等离激元材料在表面增强拉曼领域的前沿热点应用和发展近况。

电化学能源技术可以在几乎不产生污染物的情况下将化学能高效转化为电能，是人们当今重点发展的能源技术。这项技术的发展非常依赖合适催化剂的开发。然而对电化学中固液界面反应机理的研究却因为反应复杂，中间产物种类多、含量少、寿命短等而困难重重，限制了能源反应催化剂的进一步开发。表面增强拉曼光谱作为一种指纹识别光谱，能够提供具有极高表面检测灵敏度的拉曼散射信号，从而较好地提供电极表界面分子的结构信息。本文主要介绍表面增强拉曼光谱在燃料电池与锂电池反应机理研究上的应用。首先，本文将会介绍表面增强拉曼光谱通过测定燃料电池半反应氧还原、氢氧化反应的中间物种对反应机理进行研究，其次将会介绍表面增强拉曼光谱通过类似的策略研究锂电池电极反应机理及固液界面动态过程，最后将会总结表面增强拉曼光谱目前在电催化反应应用中的不足之处并对未来作出展望。

目前,市场上90%～98%的天然无色钻石通常为Ia型（包括IaA、IaAB、IaB型）,无色合成钻石主要为II型（包括IIa型、IIb型）。通过紫外荧光灯、宝石显微镜、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外-可见-近红外（UV-Vis-NIR）吸收光谱结合显微共焦激光拉曼光谱对天然钻石、高温高压（HTHP）法合成钻石和化学气相沉淀(CVD)法合成钻石进行光谱学特征研究，并对拉曼光谱1335cm^-1谱峰进行洛伦兹拟合，得到半高全宽值，对半高全宽值进行单因素方差分析。结果表明：天然钻石长波荧光强于短波，合成钻石的短波荧光强于长波；天然钻石内部可见云状物、浅色晶体包体、深色包体，HTHP合成钻石内部可见Fe、Ni金属触媒包体，CVD合成钻石内部可见点状包体，HTHP样品具有磁性；红外吸收光谱显示，天然钻石在1179cm^-1、1282cm^-1、1365cm^-1处有明显吸收峰，属于IaAB型；合成钻石在1332-1100cm^-1无明显氮相关吸收，属于II型；UV-Vis-NIR光谱显示，天然钻石存在415nm（N3）吸收峰，而合成钻石无此吸收峰；天然钻石和合成钻石的拉曼位移一致，半高全宽存在显著差异，天然钻石的半高全宽均在6.0 cm^-1以上，合成钻石的半高全宽值均在6.0 cm^-1以下，可为鉴别天然钻石和合成钻石提供理论依据。

本工作获得了低温下锇酸钾K2OsO2(OH)4的拉曼光谱，并对其声子行为进行了研究。在低温下，K2OsO2(OH)4的拉曼光谱信噪比和展宽都得到改善，由晶胞收缩引起的晶体场扰动使位于高波段的ν1模分裂为ν_1^' 和 ν_1^''两个振动模；而晶体中氢键体系取向的重定向行为使ν2模在低温下发生了不连续变化。

本文设计了一种中红外等离激元共振吸收体，该吸收体采用三层结构，底层为银金属方形层，中间为二氧化硅方形介电层，顶层为银纳米环阵列。当入射光垂直于吸收体表面入射时，采用三维有限元法数值模拟了不同尺寸单元阵列的反射、透射和吸收光谱。结果表明：在波长2900nm处获得了一个完美的吸收峰，半高宽达390nm，吸收率达97%，并且通过改变纳米环阵列的尺寸，共振波长的可调范围达400nm.

为了探究紧聚焦线偏振激光场中高能电子辐射与电子横向初始位置的关系，在拉格朗日方程的基础上，构建了单个高能电子与激光脉冲相互作用散射的模型，并且借助 MATLAB 数值模拟获得了电子运动与电子辐射相关数据。初始状态静止的高能电子与紧聚焦线偏振强激光相互作用后，其在xoz平面内先作振荡运动，再沿z轴正方向作直线运动，横向速度随振荡逐渐转化为纵向速度。观察其有趣的运动轨迹、频谱调制结构与空间辐射分布，发现电子横向初始位置对于电子运动、辐射强度与辐射分布均有较大影响。随着横向初始位置正向增大，电子运动方向迅速偏移z轴，横纵速度失去对称性。最大频谱幅值和最大辐射强度随着横向初始位置增大存在一个极大值，对应辐射方向方位角保持不变，同时极角渐大。结果表明，激光脉冲正中心并不是获得最大强度电子辐射的最佳位置，在x=0.085λ_0时可以取到最大辐射强度，对应极角大约为17°，方位角为0°。

表面增强拉曼散射光谱（SERS）是一种能够提供分子指纹信息的振动光谱技术，具有单分子级的检测灵敏度、尖化的谱峰，以其无需标定、非破坏性、多个组分同时检测等优势，广泛应用于表面科学、材料科学、生物医学、药物分析、食品安全、环境检测等诸多领域。随着1997年单分子SERS现象的发现，表面等离激元效应受到了广泛的关注，科研人员集中研究了光与纳米结构相互作用所产生的表面等离激元现象这一基本科学问题，并对各种纳米结构进行了精准调控，促进了纳米技术的蓬勃发展。然而，过去几十年的研究表明：仅仅依靠电磁场增强机制及纳米结构构筑，难以实现高灵敏的单分子SERS检测。因此，针对不同分子与纳米结构表面相互作用规律、分子在热点处吸附-解吸附行为、及复杂基质与待测分子的相互作用机制等一系列基本科学问题仍需要进行深入研究。本文系统的介绍了当前SERS检测的技术瓶颈，包括灵敏度的提高、弱吸附物质的检测和复杂基质的影响等，重点关注浓缩富集和分子定位手段及其应用。详细介绍了构建多功能SERS基底时所使用的物理、化学和吸附剂策略，并分析了该领域目前所面临的挑战。同时提出新的研究方向，以实现对于实际应用非常重要的高效SERS基底设计思路。

光散射法是区分正常和病变血红细胞的有效方法，然而当前缺少对于病变血红细胞建模和光散射特性的研究。本文以反常衍射近似理论为基础构建了正常双凹圆饼形血红细胞以及病变椭圆形、镰刀型和聚集血红细胞的光散射模型，确定了该理论应用于血红细胞时的适用角度范围，应用数值仿真探究了异常形态、异常尺寸和异常聚集血红细胞与正常血红细胞的光散射空间分布的差异。仿真结果表明，不同半径和形态血红细胞的散射光强曲线的极值个数和对应角度均有有较大差异，而聚集血红细胞散射曲线的极小值对应的角度基本一致，极小值大小有22%以上的差距。这一结论对于使用光散射法检测和区分正常和病变血红细胞以及建立血红细胞形貌特征反演算法有重要意义。

氨是为数不多具有由范德瓦尔斯力形成的分子间氢键的简单氢化物。极端条件光散射谱学在研究氨的压力-温度P-T相边界、测定高压融化曲线以及解析结构的过程中起到了关键重要。本文主要针对目前固态氨在高压光散射谱学方面的研究进展做了综述分析，归纳整理了目前实验上已确认的高压固态氨的拉曼声子谱图及空间结构，结合文献数据首次分析了氨在0 – 200 GPa, 0-3000 K温压范围内较为全面的<P-T相图。该工作对后续开展高压固态氨的相关实验，进一步完善其高温高压相图具有一定的参考价值。

低品质橄榄油冒充或掺假特级初榨橄榄油的行为屡见不鲜，为实现特级初榨橄榄油掺假的快速鉴定，本文提出一种便携式拉曼光谱结合人工神经网络算法的特级初榨橄榄油掺伪鉴定方法。首先，将低品质的橄榄油和特级初榨橄榄油按不同体积比混合并静止24小时。然后，利用便携式拉曼光谱仪检测不同掺伪浓度混合油样的拉曼光谱，并基于反向传播神经网络算法构建定量分析模型。最后，利用密度泛函理论的B3LYP/6-31+G（d, p）基组对特级初榨橄榄油的主要分子进行拉曼光谱的理论计算，从机理出发讨论特级初榨橄榄油掺伪定量分析的依据。实验结果表明反向传播神经网络结合拉曼光谱技术可以实现低品质橄榄油掺假特级初榨橄榄油的定量分析，定量分析模型的决定系数达0.996，均方根误差优于0.017。因此，反向传播神经网络结合拉曼光谱技术能够实现对特级初榨橄榄油掺假的有效分析，为保障国内橄榄油市场的稳定和保护消费者的合法权利提供了一种可靠的技术参考。

场效应晶体管（FET）由于其响应快、灵敏度高、成本低等优点而受到广泛关注。在本文中我们制备了一种基于MoS2纳米片的高灵敏度FET生物传感器，并探讨了其在牛血清白蛋白（BSA）检测中的应用。BSA与MoS2通过疏水相互作用直接结合。该器件对BSA的检测极限为5 nM，并且对5 nM至5 μM范围内的BSA溶液均有较大的电流响应。通过对器件转移特性曲线和MoS2拉曼光谱的分析，我们将源漏电流（Ids）的增加归因于BSA对MoS2的n型掺杂。此外，MoS2 FETs可以扩展为一个通用的生物传感器平台，用于各种生物分子的灵敏检测，并有望应用于高度集成和多路复用的FET传感器结构。

目的：对近年来出现的利用表面增强拉曼光谱技术（surface-enhanced Raman spectroscopy ，SERS）检测细胞氧化应激的研究进行整理和总结，为氧化应激的检测提供新的思路。方法： 查阅近年来出现的与SERS技术、细胞氧化应激相关的文献并对其进行分类总结。 结果：利用SERS探针（或纳米传感器）可对氧化应激中所涉及的活性中间物、氧化应激产物、氧化酶等进行定量检测。 结论： SERS技术因其超高的灵敏度和良好的生物相容性，可以以无损的形式对细胞氧化应激过程中各种物质的含量变化进行实时监测，同时由于拉曼光谱仪器相对简单，在采用SERS检测的同时还可以引入辐照或激光照射，这对探究氧化应激的机理有重要意义。

样式雷家族留存的烫样模型蕴含了丰富的科学与艺术价值，有助于互相参照，从材料、尺寸、样式、工艺等角度全面研究中国古代建筑的营造制度，更可作为古建筑设计、修缮、复原研究等的参考依据。目前对样式雷烫样的研究偏重于建筑营建的相关史实及空间的解读。相对而言，烫样本身的认识还不够充分，深度研究仍属个例，尚未形成全面、整体的认识。特别是制作工艺方面，仍然处于初步的探索阶段，缺少科学系统性的深层挖掘，对于样式雷烫样彩绘颜料科学分析的报道也相对较少。馆藏清代同治年间制圆明园-同乐园样式雷烫样颜料运用比较丰富，可以辨识的颜料有红色、蓝色、绿色、白色和黄色，这些色彩均是清代建筑彩绘中的常用色调。在对圆明园-同乐园烫样进行保护修复前，利用显微激光拉曼光谱（Raman）、傅里叶变换显微红外光谱（Micro-FTIR）、扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）、X射线衍射仪（XRD）分析方法对圆明园-同乐园样式雷烫样所用颜料进行分析研究。研究表明所用颜料既包括无机矿物颜料，也包括有机植物染料。红色颜料是朱砂，蓝色颜料是人工群青，绿色颜料是巴黎绿，白色颜料是碳酸钙，黄色颜料是藤黄。藤黄作为有机物，易受环境影响而降解，在纸质文物中并不多见，研究结果为藤黄在清代彩绘中的应用提供了又一实证。本研究为详细了解圆明园-同乐园样式雷烫样的材质和工艺等信息提供了重要科学依据。

缝隙增强拉曼探针（Gap-enhanced Raman tags，GERTs）是一种基于表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS）技术的新型核壳纳米光学探针。SERS是一种非常敏感的光谱技术，用于检测分子的振动和转动信息。在SERS中，当分子与金属纳米结构（如金、银纳米颗粒）接触时，会产生强烈的拉曼散射信号增强效应，可以使分子的拉曼散射信号增加10个数量级以上。GERTs探针通过将拉曼报告分子包埋在颗粒内部缝隙中，获得超高的检测灵敏度，可达到单颗粒检测水平，同时，其具有分子特征光谱、特异性高，因此被广泛应用于各个领域。本文介绍了GERTs的制备和光学属性，以实现满足于实际应用的高拉曼性能的GERTs探针。同时，我们对GERTs首次作为物理不可克隆标签的应用，以及其在生物医学成像和综合诊疗方面的最新进展进行了全面综述。最后，我们对GERTs在真实应用场景中所面临的挑战进行了全面评估，为推动GERTs技术的临床转化提供了重要的参考依据。展望未来，随着进一步的研究和发展，新型、稳定且高亮度的GERTs探针定将成为一项关键的分析工具，为实际应用和科学研究提供更为丰富的可能性。

为了研究电子初始位置对圆偏振紧聚焦激光脉冲中高能电子的运动时间谱和空间分布特征的影响，本文通过结合相关理论，对高能电子的全时间运动方程和空间运动方程进行推导，同时运用MATLAB程序进行数值模拟，作出空间辐射三维图和时间谱。结果表明，当激光脉冲中电子的初位置逐渐向方向移动时，空间辐射特征呈现出四向对称性的趋势，单位立体角辐射功率时间谱中峰值辐射的半高全宽也不断增大，从初位置为时的3.5as变为时的7.9as，并且与初始位置成近似正向线性关系，因此可以得到电子初位置对电子的能量分布有较大影响的结论，这也为后续研究电子初位置对激光脉冲中高能电子的辐射影响提供了一定的理论基础。

高灵敏基底材料是表面增强拉曼光谱（SERS）技术应用的关键。本研究采用电化学沉积法将氮化钛（TiN）薄膜与贵金属银复合，利用两者协同效应提高SERS灵敏度。借助XRD、SEM、UV-VIS和Raman等测试手段系统探究了电化学沉积参数对复合基底SERS性能的影响。研究发现，当沉积液浓度为5 mmol/L、沉积电压为5 V及沉积时间为5 min时，复合基底单质Ag和TiN两种物相共存，Ag纳米颗粒沿优势晶面生长，银颗粒在TiN薄膜上生长为棒状结构，分布均匀。与其他沉积参数下制备的基底相比，上述条件下合成的复合薄膜展现出较明显的等离子体共振吸双峰，表明体系中Ag和TiN两相间产生等离子体共振叠加效应，电磁场耦合作用增强，局部表面等离子体共振耦合作用增加，薄膜表面形成更多的SERS“热点”，并有助于促进电荷转移，进而赋予基底较为优异的SERS性能。这证实了优化电化学沉积参数来调控复合薄膜形貌从而改善SERS基底性能的可行性，可为采用电化学沉积技术制备Ag/TiN复合薄膜作为SERS基底材料提供技术支持。

Na_0.5K_0.5NbO₃是一种不含铅的新型压电材料。理解该物质在高压下的晶体结构变化，有助于深入认识并提高其材料的稳定性及压电性能。然而目前关于该物质在高压下的相结构演化过程还缺少实验研究。本工作采用基于金刚石对顶砧（DAC）的高压拉曼光谱技术，研究了Na_0.5K_0.5NbO₃的高压拉曼光谱特性与压致相变行为。研究发现Na_0.5K_0.5NbO₃在高压环境下由于NbO₆八面体的振动模式发生改变，会依次发生正交相到四方相和四方相到立方相的可逆相变过程，其相变压力分别为4.0 - 5.5 GPa和5.5 - 6.4 GPa。

为了探究激光的束腰半径b0对高能电子与激光脉冲对撞辐射特性的影响，以Lorentz方程以及电子辐射方程为基础建立了紧聚焦圆偏振激光与单电子对撞模型。使用MATLAB进行数值计算，获得了笛卡尔坐标系中电子的运动轨迹，基于模拟计算的结果深入研究了紧聚焦圆偏振激光脉冲的束腰半径与电子间的辐射功率峰值之间的关系。结果表明：当束腰半径较小时，峰值辐射功率随着束腰半径的增大而增加，在b0=1.7λ0处达到最大峰值辐射功率，接着束腰半径的增大反而会引起峰值辐射功率的缓慢降低。此外，寻找到了一个最佳的观测θ角区间[144°，151.5°]，在这一观测范围内能观测到较高的辐射功率，且电子与圆偏振激光脉冲的对撞能产生超短阿秒脉冲。

偏振拉曼光谱能有效分析蜘蛛丝的蛋白质结构特征，早期的研究对象多为人工抽取的络新妇属蜘蛛的曳丝，而同为大壶状腺丝的骨架丝及其他科属的蛛丝却很少被研究报道。为探讨自然状态下蛛丝蛋白二级结构与力学性能之间的关系，使用偏振拉曼光谱对艾蛛属的黑腹艾蛛、希蛛属的翘腹希蛛的骨架丝进行研究。结果表明，这两种丝有着相似的氨基酸序列和结构，且β-折叠平行于丝的轴线，但翘腹希蛛丝其余大部分的二级结构却垂直于丝的轴线，这一特殊结构也导致翘腹希蛛丝的断裂伸长率（42.18±11.84%）高于黑腹艾蛛丝（23.85±5.18%）。同时，从不同峰强比、方向不敏感光谱得出，翘腹希蛛丝β-折叠结构的取向度比黑腹艾蛛丝的高，但相近的β-折叠结构、络氨酸氢键含量导致两丝的断裂强度变化差异不显著。蛛丝拉曼光谱的重现性较好，可用于研究更多种类的蛛丝，为开发利用蛛丝提供依据。

抗生素和磺胺类药物在预防感染，治疗疾病方面起到巨大作用，从而被广泛使用。由于这些药物在生物体中无法完全代谢，随着食物链循环造成环境污染并对人类形成持续危害。近年来对于这些药物的监管逐渐被人们所重视。基于局域表面等离子体共振的表面增强拉曼光谱法（SERS)可以将吸附在粗化的金属表面分子的拉曼信号进行增强，检测极限可达单分子量级，因此，SERS相关技术被广泛用于痕量物质检测，检测极限主要决定于SERS基底的活性。本研究工作采用脱合金方法，制备出了均匀、孔径可调纳米多孔银基底，并用于磺胺嘧啶和磺胺醋酰检测，检测极限达到了0.25 μg/kg和2μg/kg，远远低于我国农业部规定的磺胺类药物最大残余量100 μg/kg。且拉曼特征峰峰强与药物的浓度表现出良好的线性关系，检测动态监测范围高达6个量级 。研究所得纳米多孔银可推广用于其他物质检测，具有潜在的应用价值。