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贵金属纳米结构由于其独特的物理和化学性质而在分析领域备受关注。其最重要的性质之一就是能够增强吸附或靠近他们表面的分子的拉曼信号。这种大幅度的拉曼信号增强为高灵敏地检测各种目标分子提供了可能，例如检测硝基爆炸物、农药残留、环境污染物等。另外一个重要的性质是纳米簇的荧光发射性质，该性质也可以用于分析物传感。本论文针对恐怖袭击威胁、食品安全问题以及环境监控的需求，设计了几种新型的贵金属纳米结构并进一步应用于分析传感。主要研究结果如下:
1.针对痕量检测硝基爆炸物的迫切需求，我们用液滴蒸发的方法制备了一种新型的高度有序的金八面体阵列作为表面增强拉曼光谱(SERS)基底。该阵列具有纳米尺度的粒子间距，能够提供极大的拉曼信号增强，可以用于常见的硝基爆炸物——2，4，6-三硝基甲苯(TNT)的免标记、高灵敏检测。
2.制备能够检测多种目标分析物的常规基底是SERS应用中的一个很大的挑战。为此，我们构筑了一种新型的金属-氧化石墨烯(GO)复合纳米结构薄膜作为SERS基底。GO对芳环分子的高亲和力和金属纳米结构的SERS性质使得该基底在传感多种芳香性分子方面显示出了广阔的应用前景。我们选用了正电荷的结晶紫(CV)分子，负电荷的苋菜红（Amaranth）分子，和电中性的三苯基膦(PPh3)分子作为三类代表性的探针分子，研究了它们在基底上的SERS信号，结果表明它们的拉曼信号在该基底上都得到了很好的增强。
3.在各种材料表面简单、廉价、快速地合成SERS活性基底是当前SERS领域面临的难题之一，该难题也在一定程度上限制了SERS技术应用到原位检测各种材料表面上的目标分子。为此，我们发展了一种能在各种人造和天然的材料表面快速原位生成银纳米粒子薄膜(SNF)的新方法。由于生成的SNF具有高的SERS增强能力，该策略可以用来原位检测蔬菜表面的除草剂和杀虫剂等农药残留，以及水产品中的药物滥用等。
4.因为Cu2+对人类健康、生态环境等方面具有重要的影响，所以发展一种用户友好的Cu2+传感体系势在必行。为此，我们设计制备了基于荧光银纳米簇(AgNCs)的Cu2+传感试纸。由于水溶性AgNCs的荧光能够被Cu2+淬灭，因此该AgNCs能够实现免标记的检测实际水样中的Cu2+。将这种AgNCs固定到纤维素滤纸上之后，可以用肉眼在手提UV灯下观察到荧光的淬灭，并成功实现对桶装饮用水和河水中的Cu2+的检测。