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纳米材料因为具有许多优良的光学、磁学、电学等性质而备受关注。将纳米材料开发为纳米传感器应用于生化武器检测、环境分析、食品分析和生物学成像等领域无疑具有非常大的研究价值。本论文针对我们国家面临的生化恐怖袭击威胁、食品安全问题、大气污染问题以及高质量的人体医学成像需求，根据研究对象，灵活地选择合适的纳米材料，经过功能化修饰后实现了目标物的检测分析和成像分析。主要研究结果包括以下四个部分： 1.针对生化武器炭疽热孢子，设计合成了一种基于铕离子的纳米比率荧光探针。这种基于铕离子的功能化纳米探针不仅能有效、灵敏的检测炭疽热孢子标记物，也能大幅减少背景干扰，具有良好的选择性，同时能通过简单的荧光颜色变化来监测炭疽热孢子标记物。 2.三聚氰胺被不法商人加入食品中，造成婴儿身体健康严重损害。为此，我们设计合成了一种三聚氰酸功能化的金纳米粒子体系，并利用这一体系构建了一种高灵敏、快速检测三聚氰胺的方法。 3.针对当前因我国汽车保有量大幅增加而造成的大气污染，我们设计了一种基于功能化石墨烯材料的气体传感器，实现了一氧化氮的特异性检测。通过简单的策略，不仅能实现石墨烯材料的规模化制备，同时在石墨烯表面原位修饰了对一氧化氮特异性识别的配体，然后经过简单的器件组装，利用石墨烯的电阻值变化实现了定量检测大气中的一氧化氮。这种方法具有高的灵敏度、快速的响应，同时具备良好的对一氧化氮特异识别的能力。 4.医学成像足现代医学中最为重要的诊断工具。其中CT成像因具有深的穿透能力、高的空间分辨率、能提供准确的3D人体图形等优点，已经成为临床诊断使用最为频繁的工具之一。我们针对当前CT造影剂造影效率低、快速肾清除等缺点，设计合成了一种新型的硫化铋纳米CT造影剂，并将这种CT造影剂成功地用于小动物体内CT成像。这种造影剂不仅具有非常高的造影密度，同时在体内具有长的循环时间，有效地克服了当前临床使用的CT造影剂的缺点。