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此论文首先综述了化学逻辑计算,尤其是可视化化学逻辑计算的研究现状。基于硅材料的布尔逻辑运算为计算机的发展做出了极大的贡献。最近,化学逻辑运算能够在分子层面上的信息存储,使其发展成为制造微型计算机的基础。此外,这类逻辑运算涉及到一系列的物理化学反应,在化学合成、生物传感以及疾病诊断和治疗等方面具有良好的应用潜力。目前,贵金属纳米金、纳米银和纳米铂材料因其极高的摩尔吸光系数和稳定性,已用于结合特定的修饰物,设计多种基础可视化逻辑门和高级逻辑回路。然而,对于其他的新型等离子体材料如纳米氧化钼的研究较少。本论文通过研磨-超声波辅助液相剥离的方法制备了单层纳米三氧化钼（MoO3）薄片,通过一系列还原剂的引入将纳米氧化钼转换成具有局域表面等离子效应（LSPR）的等离子体纳米氧化钼(MoO3-x)。研究了二者的晶型、微观形貌、化学组成以及LSPR调控条件。将其用于开发一系列可视化化学逻辑计算,包括可视化单输出逻辑门、双输出逻辑对、信号选择器、智能投票体系和负反馈逻辑回路。主要研究内容如下:1、开发了研磨-超声波辅助液相剥离的方法制备纳米MoO3薄片。利用此方法制备的纳米薄片横向尺寸在微米级,而其厚度仅约1.2 nm。利用还原试剂在常温常压条件下对MoO3纳米薄片进行氧空位掺杂,使其具备LSPR,转变成为MoO3-x纳米片。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和紫外-可见分光光度计表征了两种氧化钼纳米材料的晶型、尺寸和LSPR。通过一系列的还原剂（硼氢化钠、抗坏血酸和氯化亚锡）和氧化剂（次氯酸钠和过氧化氢）对氧化钼纳米材料的LSPR进行调控,并以此构建了一系列可视化化学逻辑门（AND、NAND、OR、NOR、XOR、XNOR、INH）。此外,集成基础的AND逻辑门和INH逻辑门构建了高级运算规则的1:2信号选择器。所有构建的可视化逻辑运算都具有良好的运算能力。2、发展了基于MoO3-x纳米点和3,3’-二氨基联苯胺（DAB）的相反逻辑运算和逻辑电路。利用硼氢化钠直接还原和刻蚀氧化钼纳米片,使其转变成具有LSPR的纳米点,以此得到的纳米点直径为1.78±0.26 nm,具有明显的等离子体特性,分散液呈现出明显的蓝色。在氧化剂存在下,其LSPR消失,颜色从蓝色变为无色;而DAB被氧化形成氧化态DAB（ox-DAB）,溶液颜色从无色转变成棕色。MoO3-x纳米点和DAB对氧化剂表现出明显的相反颜色应答,据此,开发了一系列的可视化逻辑对和逻辑电路,包括YES-NOT、AND-NAND、OR-NOR、XOR-XNOR、INH-IMH和MAJ-MIN,以及具有“一票否决”功能的智能逻辑投票系统。相较于以前单独设计的逻辑运算,极大地简化了操作,降低了构建成本,提高了逻辑门和逻辑电路的构建效率。3、巧妙地将谷胱甘肽（GSH）在Cu2+存在下的去质子化和酸性条件下GSH还原MoO3纳米薄片形成MoO3-x两个反应相耦合,建立了一个基于化学反应的高级逻辑电路——负反馈逻辑回路。在研究过程中,发现GSH将MoO3纳米薄片转变为MoO3-x是高度依赖于环境pH值的,只有在特定的pH值范围内,反应才能很好的进行,产生明显的LSPR,溶液颜色由无色转变为蓝色。GSH和Cu2+相互作用能够提供质子,使环境pH值降低,促使GSH和MoO3纳米薄片之间的反应进行。此反应又将导致GSH与Cu2+之间的反应中止,以实现负反馈逻辑回路。该负反馈逻辑回路能够通过改变试剂的量和比例有效控制Cu+的浓度,表明其也许能有效的控制传感、生物标记、有机合成、催化等相关反应。同时,该负反馈逻辑回路可以控制生成等离子体MoO3-x纳米片,意味着它在智能光热治疗、刺激响应药物传递、等离子体成像和表面增强拉曼等方面也具有较好的应用潜力。