针对国家在食品安全检测、环境污染监测、毒品检测、生物感知技术等方面的重大需求，急需发展快速便携的光谱检测分析技术。本项目受国家自然科学基金面上项目（名称：高效贵金属介观结构的单颗粒SERS特性研究，项目号：51171139）和西安交通大学综合交叉重点项目（小尺寸金超结构的可控合成及其在肿瘤早期诊断中的应用研究，项目编号：xkjc2014004）的资助，对贵金属Au、Ag介观超结构的单颗粒表面增强拉曼散射（SERS）特性进行系统而深入的研究。取得了以下成果：

（1）开发了一类基于避雷针效应的新型多刺结构表面增强拉曼散射（ SERS）芯片的设计思路。构筑了多种海胆状和尖刺状的金、银介观超结构，获得了优异的 SERS特性及其在食品安全检测、肿瘤治疗等方面的应用性能。

（2）提出了基于增益介质方法提高等离激元共振增强 SERS检测灵敏度的新思路。发现增益介质可以大幅度地提高表面等离激元共振的品质因子，为实现单颗粒的单分子检测提供新思路并实验上提出了基于金纳米棒的表面等离激元激光器的理论模型。

（3）发展了基于纳米铸造技术制备具有超结构和介孔结构贵金属纳米粒子的新方法以及在超灵敏传感中的应用。在国际上较早将介孔材料纳米铸造技术引入到表面等离激元领域，获得了超小的纳米粒子基本单元间距（~2纳米）及超高的电磁场增强能力，并将其应用于 SERS光谱检测领域。

（4）通过研究独特的介观结构对SERS性能的影响，揭示了金属纳米结构的尺寸、形状、表面拓扑形貌及组装体等因素对表面等离子激元共振的作用机制。获得了高重复性、高增强效率的单一颗粒及颗粒密排阵列的SERS基体。

研究结果将使人们进一步认识晶体生长的新现象、新规律，完善现有溶液中晶体生长的基本理论；也将使人们更深入地理解材料中光、分子和纳米结构三者之间相互作用的物理本质。因此，本研究具有重要的学术价值和应用前景。