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。

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。

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。

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。

本文以纳米金为模板，通过替代化学反应，合成 Au@AgNPs 核壳纳米粒子，将其负载在聚(苯乙烯-丁二烯) (SB)电纺纤维膜上，制得表面增强拉曼散射(SERS) 柔性基底Au@AgNPs/SB。利用紫外-可见光谱 (UV-vis)、透射电子显微镜 (TEM)、扫描电子显微镜 (SEM)和拉曼光谱表征了基底的形貌结构和光谱性能。以罗丹明6G为拉曼分子探针，将Au@AgNPs/SB基底经常温-升温过程处理后进行光谱实验，结果表明该基底有热耐受性好，能用于较高温度下前处理样品，有利于提高检测的灵敏度。以农药福美双作为研究对象，通过对其进行加热实验，SERS检测限可低至3.65×10-9mol/L。

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。

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。

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。

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。

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。

近年来，运用表面增强拉曼光谱（SERS）技术对生物样本检测的研究发展十分火热，尤其是结合机器学习方法的SERS技术在临床样本诊断方面的运用日趋成熟。机器学习方法是基于无监督和有监督的算法，可以解决复杂的样本和大量、高维的数据信息，在生物分析领域受到高度关注。本文介绍了SERS技术结合机器学习方法的相关应用，尤其是在生物医学领域。SERS既可以使用免标记的策略检测生物样本的指纹信息，又可以使用标记方法跟踪蛋白质等生物标志物实现间接检测。本文总结了SERS技术结合机器学习方法用于血液、尿液、组织等临床样本进行疾病诊断的最新进展。此外，本文还汇总了细胞样本及其他复杂样本SERS分析中机器学习方法运用的实例。该文综述了这一领域的最新进展，为从事SERS生物分析领域的研究人员提供可借鉴的方案。

奉国寺大雄殿内壁画精美独特，有着极高的历史研究价值和艺术研究价值，但在历经风霜后壁画出现了多种不同程度的病害。附着物覆盖即为其中的一类典型病害，通过壁画表面四类附着物的现状调查发现各类附着物在壁画表面分布位置存在差异。采用X射线衍射及红外光谱分析判断四类附着物分别为碳酸钙、不饱和聚酯漆、纸类纤维、聚乙烯醇缩丁醛与聚醋酸乙烯酯。经过环境监测和相关历史资料整理综合推断产生原因应当主要同历史修缮密切相关。研究旨在通过病害调查、成分分析和成因分析系统揭示奉国寺壁画表面附着物覆盖的特征，为壁画表面附着物覆盖的清理与壁画的修复保护提供一定的理论依据。

近年来，随着纳米技术的快速发展，表面增强拉曼散射（SERS）技术已广泛应用于物理化学、材料科学、表面科学以及生物科学等领域。基于氧化锌/金属复合SERS基底，因其具有高拉曼增强性能及优异的循环利用性能，正逐渐成为SERS技术的研究热点之一。本文综述了氧化锌复合SERS基底的机制、制备、调控和应用的研究进展，并在基础上分析了相关研究趋势，从而为高性能可循环利用SERS基底的开发与增强机制的研究提供重要参考。

本文制备得到一种由金银合金纳米颗粒修饰的疏水性纸基表面等离激元增强拉曼光谱衬底，兼具高密度的纳米颗粒分布和高分子检测灵敏度，在痕量检测领域具有一定的研究意义。实验上将不同合金比的金银合金纳米颗粒组装到经过疏水处理的滤纸基底上，以改善衬底的表面等离激元特性。并通过调控沉积循环次数，制备得 到高密度纳米颗粒沉积的疏水纸基衬底。光谱表征结果表明，所制备衬底能够实现罗丹明6G和结晶紫探针分子的检测极限分别为10-10 M以及10-8 M；衬底对福美双分子的检测极限可达10-7 M。

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。

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。

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。

本文采用阳极氧化铝模板辅助真空蒸镀技术研究并制备了厘米级、形貌均一、颗粒尺寸可控的银纳米颗粒（AgNPs）阵列，并结合传统的湿法转移技术获得了单层MoS2/AgNPs阵列复合结构。系统研究了该复合结构的表面增强荧光（SEF）特性，结果表明我们制备的AgNPs阵列可用作高效SEF基底来增强单层MoS2的荧光性能。且随着温度降低，单层MoS2的荧光性能得到了进一步提升。本研究为MoS2在光电集成领域的应用提供了理论和技术基础。

光纤具有体积小、灵活性高、无电磁干扰、重量轻、适用于信号远程传输等优势，可以与SERS(Surface-enhanced Raman scattering)技术相结合，制备成光纤SERS传感器，广泛应用于无标签的化学、生物传感等领域。光纤SERS传感器具有传统SERS技术的优点，且兼具多路复用能力和特殊环境下的连续动态监测能力。本文主要综述了光纤SERS传感器结构及其典型应用。首先，探究了光纤SERS传感器的发展及其必要性；其次，介绍了目前常见的光纤SERS传感器及其制备方法；最后，简要介绍了光纤SERS传感器在典型领域的应用及未来展望。

表面增强荧光是一种跨空间的相互作用，受荧光分子和金属纳米颗粒之间距离的影响。核壳结构因其制备方法简便、壳层厚度易调节等特点而成为近几年备受关注的研究课题。本文介绍了几种广泛应用于表面增强荧光研究的核壳结构及其国内外研究进展，主要包括金属纳米颗粒作为核心的壳层结构、金属纳米颗粒作为壳层的壳层结构以及一些其他核壳结构，并结合研究现状对核壳结构的未来发展做出展望。

二十世纪七十年代在对铁器进行保护修复时，国家博物馆文物保护修复人员根据器物的锈蚀程度对器物进行了清洗、除锈、脱盐、粘接、封护等处理。时隔四十多年，再次审视和查看当年保护修复过的四件铁器时，为了更科学地了解当时使用的保护修复材料的现状，本工作采用傅里叶变换显微红外光谱(Micro-FTIR)和热裂解气相色谱-质谱(Py-GC/MS)分析了铁器上的保护修复材料：粘接剂和封护剂。显微红外非常适合分析微量有机物。Py-GC/MS在分析样品时无需对样品进行前处理，可直接对样品进行热裂解分析；该方法操作比较简单、灵敏度高、能实现多组分混合有机样品识别，非常适合用于评价文物上的混合有机材料。该工作既能为铁器上文物保护修复材料的现状提供科学评价方法，也为评价过去使用过的保护修复方法、铁器的长久保存提供重要的指导。

改性罗丹明-6G分子结构复杂，保存不当易分解，为了降低拉曼光谱的荧光背底，提高拉曼光谱信号稳定性，本文对激光波长、增强剂比例、稳定时间、光谱采集等参数的影响进行了优化分析，确定了最优的测试条件激光波长（785nm）、增强剂比例（V样品：V增强剂=2:1）、增强剂和样品混合后放置时间（0.5h）、采谱条件（采谱时间10s，积分次数3次）。在该条件下测试了（100~250mg/L）浓度标准溶液，平行试样三个，以F2峰（2062.5 cm^-1）峰面积为响应值，建立响应值-浓度曲线，得到了浓度线性方程。此方法线性相关系数为0.968,标准偏差3.85%，检出限为25mg/L，说明该方法可用于改性罗丹明-6G染料浓度的测定。对光照分解的染料定期取样测试其浓度和特征峰变化情况，结果表明随着光照时间的增加，染料浓度迅速下降，同时H_F1:F2峰高比下降，其中F1峰（935.2 cm^-1）与取代基中C-F键相关振动峰，F2峰为氧杂蒽键的振动峰，说明罗丹明-6G染料日照分解过程中，主链和支链均发生断裂，其中C-F键更易断裂。

本研究采用溶剂热法成功制备了具有类富勒烯结构的羟基氯化镍纳米球，并将其作为表面增强拉曼散射（SERS）基底，以结晶紫（CV）作为探针分子，通过532 nm激发对其SERS性能进行研究。结果显示，该基底的最低检测限为10-8 mol/L。通过引入硫元素并调节反应物浓度比例，成功制备了硫-羟基氯化镍，并保持了类富勒烯结构。研究发现，掺杂硫后的基底能够更有效地增强拉曼散射效应，提高了检测灵敏度，并实现了对结晶紫（CV）的痕量检测，检测浓度可达到10-11 mol/L，提升了3个数量级。此外，通过对5000个测量点的SERS信号强度统计，得到了硫-羟基氯化镍基底的信号相对标准偏差（RSD）值为4.4%，表明其具有良好的重现性和均匀性。使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）对羟基氯化镍和硫-羟基氯化镍进行了形貌结构表征。

干扰素-γ是一种重要的细胞因子，可作为临床上疾病预防、诊断和预后检测的生物标记物。为了实现对其的灵敏检测，本文基于抗体和适配体的杂交结构，开发了一种适配体传感器，其中涉及了两种探针。首先，将4-硫基苯甲酸嵌入金银合金纳米颗粒后将其与干扰素-γ适配体偶联作为检测探针。其次，将干扰素-γ抗体修饰的磁珠作为捕获探针。当干扰素-γ存在时，干扰素-γ蛋白可同时被适配体和抗体捕获，形成稳定的三明治结构，获得较强的拉曼信号；反之，当干扰素-γ不存在时，则获得较弱的拉曼信号。我们对相关的重要参数如4-硫基苯甲酸的体积、适配体的浓度、以及抗体的体积进行了优化。实验结果表明，该方法具有高灵敏度和较好的重复性，其检测限为0.25 pg/mL，在血清中的回收率高达98.7%~108%。因此这一抗体/适配体杂交传感器能实现在复杂血清环境中对干扰素-γ的快速、准确的检测，以满足临床需要。

由于光纤长度可控以及其独特的光学性能使得光纤SERS基底的检测灵活简单，在本研究中，采用油水分离的实验方法在光纤端面上修饰了银纳米颗粒，证明了该方法可以制备光纤SERS基底并有效增强拉曼信号。我们将结晶紫溶液作为分析物对制备的SERS光纤基底进行了表征，并对光纤SERS基底的均匀性、灵敏度和稳定性三个方面进行了研究。在实际应用中，使用光纤基底对罗丹明6G和农药中间体合成中广泛使用的4-氨基苯硫酚进行了检测。这些实验结果证明了自组装法为光纤SERS基底的制备提供了可行思路。

SERS技术因其极高的表面灵敏度和选择性而成为表界面反应过程研究的重要工具之一，而光催化性能的调控建立在对其反应过程的分子水平的认识基础上，通过SERS基底与光催化材料的结合可实现催化反应过程的现场监测。本文制备了具备催化活性和SERS活性的双功能Cu2O-Au复合材料，研究了其SERS增强和光催化降解甲基橙（MO）性能，并采用SERS技术现场研究了光催化降解MO的过程。研究表明，双功能Cu2O-Au复合材料可将SERS效应和光催化性能有效复合，实现Cu2O-Au界面处光催化降解过程的现场监测。表面Au纳米粒子的引入可使Cu2O的SERS效应增强两个数量级，催化降解性能增加1倍；现场SERS监测揭示了光催化降解过程中MO分子的N=N最易断裂，C=C最难断裂，各化学键断裂容易程度由高到低依次为N=N > Ph1-N=、=N-Ph2 以及Ph1-N=、C-N > Ph-N。

为了解决强噪声环境下的相干光通过散射介质聚焦与成像问题，本文提出分数评估法，利用该方法对入射光的相位分布进行迭代优化。分数评估法的基本思想是在优化迭代过程中，通过参考目标光强值赋分的方式对相位值进行评估和考量。通过二元相位优化的方式提升迭代程序运行的速度，缩短聚焦时间，以便将该方法运用于动态散射介质。将该方法与蚁群算法对比，结果发现，分数评估法在强噪声环境下仍然能够实现散射聚焦，而蚁群算法在强噪声环境下失效。实验测得分数评估法的焦点光强是优化前散斑平均光强的71.4倍。因此，对于今后在生物成像、光电检测等应用领域，应当优先考虑使用分数评估法优化入射光的波面以提升成像或聚焦的分辨率和清晰度。

通过巯基乙酸（TGA）修饰的金纳米颗粒（AuNPs）静电吸附在UiO-66表面制备得到UiO-66/AuNPs的表面增强拉曼（SERS）基底，研究了基底对不同带电性质的六种有机色素（孔雀石绿、亚甲基蓝、藏红T、柠檬黄、日落黄、刚果红）的SERS响应规律。结果发现，UiO-66/AuNPs对阳离子型孔雀石绿、亚甲基、蓝藏红T染料的增强因子分别为2.12×104、4.46×104、7.20×104，比阴离子型柠檬黄、日落黄、刚果红染料的增强因子（1.43×102、2.54×102、1.73×102）高2个数量级。因此，UiO-66/AuNPs基底可以通过静电吸附选择性提高对阳离子型色素的检测灵敏度，是一种有着广阔应用前景的高效SERS传感器材料。

本论文以Al(OH)3胶体为研究对象，使用同步辐射SAXS技术并结合FTIR、SEM、DLS、Zeta potential表征手段，考察了Al(OH)3胶体粒子在老化时间0 - 135 min下的分形结构演化规律，并提出了一种可能的生长机制。不同老化时间下的双对数坐标图呈现明显的线性，说明胶体样品存在分形结构。结果表明，随着老化时间的延长，质量分形维数Dm由25 min时的2.29增加至85 min的2.78；95 min - 135 min时，Dm值在2.76 - 2.79范围内，基本不发生变化。这说明，老化时间在25 min - 85 min时，体系初级颗粒由最初的相对分散状态快速团聚为大尺寸的团簇，最后形成致密的凝胶。95 min - 135 min，凝胶过程已经完成，胶粒尺寸不发生变化，135 min时胶块可能发生破裂。

污闪是威胁电网安全可靠运行的重要原因之一，污秽类型差异将直接影响闪络电压大小。因此，及时掌握绝缘子污秽类型信息对预防污闪有重要作用。为此提出了一种基于SAM-ED光谱匹配的绝缘子污秽类型检测方法。采集不同污秽类型样本高光谱数据，经黑白校正及多元散射校正(MSC)去除噪声等干扰因素；利用竞争自适应重加权采样法(CARS)对光谱数据进行特征选取，分别在特征波段和全波段范围内通过SAM-ED光谱匹配法将测试组样本光谱与参考光谱进行匹配，根据匹配结果对样本进行分类；实验结果表明：相比于光谱角匹配法和最小距离法，SAM-ED光谱匹配法检测效果更好；基于全波长数据进行SAM-ED光谱匹配准确率可达95%，基于特征波长数据进行SAM-ED光谱匹配准确率可达98.33%。

表面增强拉曼散射 (Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS) 技术是基于分子振动指纹信息的分析方法，灵敏度高，选择好，可无损现场检测，加之水体系干扰小，在生物样本分析和医学早期诊断等领域有潜在的应用前景。纳米酶是人工模拟酶，与天然酶相比，易于批量制备、种类多样和环境稳定的优点。金属有机框架化合物 (Metal-organic framework, MOF) 便于设计和合成，具有介孔晶体结构，比表面积大，可固载其它纳米材料，提高稳定性。本综述关注纳米酶、MOF与SERS基底复合提高分析性能和稳定性，重点介绍了基于MOF/纳米酶/SERS技术平台在生物医药分析领域的应用现状与展望。

为了研究圆偏振强激光脉冲中高能电子辐射随时间的演化，在拉格朗日方程和电子能量方程的基础上，构建了高能单电子与强激光脉冲相互作用的模型，采用MATLAB对此过程进行模拟和计算，得到了电子辐射的空间分布随时间演化的仿真图像。结果表明，受圆偏振紧聚焦强激光脉冲作用的电子所发出的电磁辐射能量会随时间由外而内呈现涡旋状的空间分布，且在约1000fs后集中在中心；辐射向内集中的速度会随时间逐渐放缓。此外，单位立体角辐射能量的最大值也会随时间递增，且变化速度先增大后减小。在450fs附近，辐射能量到达平台期，此后继续缓慢增加，直至1000fs后稳定在1.18×10-12J/cm2。此结果表明，可以通过控制电子与激光相互作用的时间，更快得到符合实验要求特性的电子辐射。

空间自相位调制是一种三阶非线性光学效应，又称光学克尔效应。空间自相位调制的物理机制为激光诱导的非局域电子相干性，是一种集体激发行为，非线性光学响应，演生现象。物质中电子在光场的驱动下以光学频率运动，获得由外场决定的相位，分离区域之间保持固定的由光场决定的相位差，从而演生出非局域电子相干性，其衍射光的平行光分量在远场形成一系列同心嵌套的圆锥形发射，在远场屏上形成干涉环，此即空间自相位调制。基于激光诱导在量子材料中产生电子相干性，可以实现全光开关，具有“以弱光控制强光”的特性，功能类似于光子学中的“三极管”。本文简要综述空间自相位调制的物理机理研究及其在全光开关领域的应用前景，重点梳理空间自相位调制在新阶段的发展以及微观物理机制。

采用傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合技术研究存储5年的姜科药材，以探寻姜科药材存储五年的成分变化情况。结果显示，原始红外光谱整体相似，光谱反映出药材的主要物质有挥发油类、黄酮类、糖类、氨基酸等。对谱图差异较大的1300～1450cm-1进行原始谱图局部放大处理、二阶导数处理，明显看出1384cm-1、1410cm-1峰强、峰位差异明显，推断含异丙基和叔丁基化合物的含量及化合物内部结构发生变化。结合吸光度比值法和曲线拟合面积定量分析得出，22种姜科药材的挥发油含量随着储藏时间的变化呈下降趋势，糖类含量呈上升趋势。研究表明，傅里叶变换红外光谱结合曲线拟合可为姜科药材的品质分析提供一种有效手段。

本文通过一步水热合成了雪花状三氧化二铁(α-Fe2O3)纳米材料，并通过化学还原法在其表面原位生长银纳米颗粒(AgNPs)，并将其作为表面增强拉曼散射基底用于检测大豆基天然酯油中的糠醛浓度。根据扫面电子显微镜 (SEM)，透射电子显微镜 (TEM)，X射线衍射仪(XRD)，电化学工作站以及拉曼光谱仪(Raman)分别进行表征。结果表明，以RhB作为探针分子，最低检测限为10-11 mol/L (M)，而且相较于单一AgNPs基底，α-Fe2O3-AgNPs的SERS性能更优异。将α-Fe2O3-AgNPs基底进行功能化处理，使其表面修饰4-ATP分子，并用于检测大豆基天然酯绝缘油中的糠醛，最低检测限能达到0.05 mg/L。检测结果完全满足电力行业绝缘油的老化标准 (重度老化，4 mg/L；中度老化，0.5 mg/L；轻度老化，0.1 mg/L)。

SERS作为一种高灵敏物质指纹谱分析技术，在生物传感、化学分析等领域具有广泛的应用。具有规整纳米结构的SERS衬底是保证拉曼光谱痕量检测可靠性和稳定性的前提，实现高精度、大尺度和高效率的微纳结构制造是SERS衬底目前亟需突破的技术瓶颈。本工作提出了介质微球透镜—金纳米孔（ML/AuNHs）阵列复合SERS衬底新结构与制造新方法。首先，利用介质微球透镜光子纳米射流，在沉积于微球底部的金膜上制备纳米孔结构，形成ML/AuNHs复合结构。系统研究了532 nm纳秒脉冲激光能量、微球透镜直径、金膜厚度等工艺参数对金纳米孔的成形规律，通过优化加工工艺，实现了微球透镜阵列底部直径215 nm金纳米孔的超分辨并行加工。之后，理论分析了微球透镜的SERS“热点”自对准聚焦、光学回音壁共振模式以及定向天线等光场调控过程，揭示了ML/AuNHs复合衬底的拉曼增强机制。最后，展示了ML/AuNHs复合衬底检出灵敏度10-10 M（硝基苯硫酚，4-NBT）的SERS检测能力，较单独使用金属纳米孔降低2个数量级。本工作提供了一种简易高效且具有高灵敏度的SERS衬底结构及其制备方法，拓宽了SERS的实际应用潜力。

我们开发了一个结合了表面增强拉曼散射（SERS）和机器学习算法（MLA）的检测平台，用于快速、灵敏地检测变压器油中的糠醛。这对于判断变压器油纸绝缘老化程度至关重要。首先，我们合成了具有尺寸依赖性的银纳米颗粒（AgNPs），并将其应用在镀金膜的多晶硅片Si@Au上，形成Si@Au-Ag SERS基底。通过这个基底，我们成功地对不同浓度的糠醛变压器油溶液进行了检测，并获得了相应的拉曼光谱数据集。接着，我们采用了两种不同的MLA，分别是PCA+ANN和ANN，建立了定量校准曲线，将检测到的拉曼光谱数据转化为对应的糠醛浓度。通过我们建立的模型，相关系数R达到了0.958，表明了模型的高准确性。

绿色颜料常被用于丛林伪装中，本文通过2种光谱相似度评价方法比较了铬绿、碱性品绿、茜素绿、铁绿、蓝色（钴蓝、群青、磺化酞菁钴、酞菁蓝、铁蓝）与黄色颜料（铋黄、铁黄）混合物等10种常用的绿色系颜料与植物叶片的相似度。其中铬绿颜料与植物叶片的相似度最高，分波段相似度均较好。通过光谱一阶微分法对颜料种类进行区分，与植物相似度高的铬绿颜料可通过光谱识别指数方法加以识别。光谱识别指数方法可以快速地提取目标信息，大大提高识别的速度。