拉曼光谱物质定性识别已被广泛的应用于化工、安防、缉毒等行业和研究领域，但是传统的拉曼光谱分析技术依赖于光谱数据库，通过光谱特征提取进行识别。特征提取是拉曼识别的关键处理步骤，通常利用主成分分析，因子分析等方法进行特征提取，而后通过KNN，SVM和随机森林等方法进行光谱特征定性识别，当拉曼数据库不存在待定性物质时，易造成待检测物质的错误分类。针对此问题，提出一种基于卷积神经网络的对数据库缺少物质光谱识别方法。在实验过程中，采用九类，200余种精神类药品拉曼光谱作为测试对象，通过搭建卷积神经网络自动特征提取并利用Softmax分类器将200余种物质，按照Amphetamine，cathinone，cannabinoids等九种类别进行定性分析。通过与传统机器学习方法如K近邻，支持向量机等方法进行比较，基于卷积神经网络的模型识别准确性有显著提高，该方法可为拉曼光谱数据库的光谱识别检索提供一种新的识别方法。

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。

金、银、铜等贵金属的纳米结构都具有表面等离激元共振效应，在表面增强拉曼散射（SERS）和光催化领域具有重要的应用价值。合金纳米颗粒有望兼具多种金属的优点，赋予金属纳米颗粒更多优良品质。本论文中，我们通过改进“Brust”法，成功合成了直径1~5 nm的Au₁Ag₁和Au₁Cu₁合金纳米颗粒，所制备的合金纳米颗粒在空气中具有良好的稳定性，并在有机溶剂中具有良好的溶解性。利用溶液法组装的Au₁Ag₁和Au₁Cu₁合金SERS基底，分别对532 nm和785 nm的激发光表现出良好SERS性能。相同条件下，Au₁Ag₁基底比Au基底对R6G探针分子的拉曼信号强度提高了2~4倍，表现出良好的SERS活性。Au₁Cu₁合金基底则比Au₁Ag₁合金和Au基底表现出更强的光催化活性，在光催化领域表现出潜在的应用价值。

远程痕量检测技术在公共安全、环境监测、军事战争等领域具有重要的应用前景。拉曼光谱作为一种分子散射光谱,具有指纹识别、无损检测等优势,在远程痕量检测中前景广阔。本文综述了远程增强拉曼光谱技术及其应用。首先,从发展历程、关键技术和技术联用等角度综合分析了远程拉曼光谱检测系统;其次,简要介绍了近场增强拉曼光谱的原理及典型增强衬底,并分析了远程增强拉曼光谱技术可能的实现途径;最后,分类介绍了远程增强拉曼光谱技术在众多领域的应用及展望。

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。

三维铁电体材料以其众多优良的性质在许多电子行业内起着无可替代的作用,如制作铁电存储器、高能电容器等等。但随着纳米技术的日趋成熟,磁电材料逐渐受到悬空键和量子隧穿效应等负面因素的影响。因而,二维铁电材料逐渐进入科研人员的视野,它有望克服上述难题。本文利用第一性原理密度泛函理论模拟,关注了一种典型的层状金属硫磷酸盐——CuCrP₂S₆晶体,揭示了自发极化的原理,同时探究了能带、态密度和光学等物理性质。结果显示其是一种能保持铁电极化状态的二维半导体材料。

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。

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。

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。

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。

材料的弹性和热学性能对于材料基本性质研究、器件的结构设计以及性能优化等具有重要的参考价值。本文综述了角分辨布里渊光散射的基本原理以及如何利用角分辨布里渊光散射光谱技术获得材料的弹性常数、德拜温度和晶格热导率等物理量,并介绍了该技术在研究块体、薄膜和二维材料的弹性和热学性能以及相关物理现象如声子瓶颈效应、尺寸效应等中的应用。角分辨布里渊光散射光谱技术的应用有助于深入了解如何通过改变材料的厚度、温度、应力等外部工程对材料的弹性和热学性能进行调控,同时也为研究二维材料和声子晶体等的弹性和热学性能提供了一种新的途径。

本文采用激光拉曼光谱仪（Raman）、傅立叶变换显微红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD），结合三维视频显微镜、场发射环境扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS），对中国国家博物馆馆藏汉代瓦当基体及其表面析出物进行分析鉴定。通过显微观察发现瓦当表面析出物主要有两种，即黄白色块状物和由非常细小的白色绒毛状物质组成的针状物。通过四种仪器分析结果相互印证，确定黄白色块状物的主要成分为碳酸钙，白色针状物的主要成分为Ca₃(CH₃COO)₃Cl(NO₃)₂·6H₂O，一种陶质文物在酸性环境中形成的有机酸钙盐。建议将陶质文物从酸性环境中移出并进行脱盐处理，储存在无酸环境中。光谱分析法可为陶质文物表面析出物成分的确定提供强有力的技术支持，其科学的检测分析数据对探究文物病害产生的原因以及文物保护修复方案的制定提供必要且充分的保障。

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。

用于生物多元标记的三键拉曼散射标签引起了研究者广泛关注，然而三键标签难以突破“颜色极限”，且基于三键拉曼位移不同的信号分子合成难度大、分子标签的拉曼信背比较差。本文主要通过对含有强三键拉曼散射的小分子单体进行合理裁剪，在纳米级水平上进行聚合，通过人造“指纹”输出的更小但更亮的光学纳米标签，提高了生物成像的对比度。尤其是通过调节三种不同化学性质的三键单体在共聚合过程中的相对剂量，设计了一类富三键聚合物纳米粒子，通过三键的拉曼强度编码策略制备出了十五种可区分的三键比率型输出标签。纳米分子结构聚集物的精确构建，将成为小尺寸、高灵敏度和高通量生物成像标签多色成像的通用方法。

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.

基于表面增强拉曼光谱(SERS)高灵敏的分子结构表征优势,本文发展了一种结合便携式拉曼光谱仪,利用SERS实现原烟中广谱杀菌剂多菌灵和甲基硫菌灵的多通道同时快速检测方法。该方法首先对前处理技术进行了优化,将多菌灵与甲基硫菌灵分离于同一处理液的不同溶液层中,再利用便携式拉曼光谱仪进行检测,实现了一次前处理同时区分检测多菌灵与甲基硫菌灵,最终实现了多通道的快速检测。测试结果表明,原烟中多菌灵、甲基硫菌灵残留量的检测灵敏度可达到1 mg/kg,检测时间为10~15 min。本文所建立表面增强拉曼光谱检测方法,更加环保、简便,抗干扰能力强,检测速度快,成本低,适用于大量样本的筛选和现场监控。

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。

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°。

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。

γ-Cu₂ (OH)₃ Cl是羟基氯化铜的同分异构体之一，在自然界中广泛存在。不仅可以用作生物铜营养添加剂，还具有非常奇异的磁性质。本研究利用水热合成法，制备出羟基氯化铜晶体clinoatacamite（斜氯铜矿，γ-Cu₂ (OH)₃ Cl)。首先在常压下进行了拉曼光谱测试，将频率分为低频区和中频区，对波段内的谱带进行了详细的归因和划分。又进行了原位高压拉曼散射光谱测试，最高压力达到了17.8 GPa，研究了γ-Cu₂ (OH)₃ Cl在高压下的晶格振动和晶体结构演化行为。研究了拉曼振动模式随压力变化的现象，对拉曼频谱图中的红移现象进行了分析和解释。本研究可以为含铜营养素的光谱学标定和指认提供基础理论和数据。

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。