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石墨烯和贵金属纳米材料具有独特的光、电、磁、热等性能，其迅猛发展为分析化学的发展带来新的活力。核酸适配子(简称适配子，aptamer)，它能高效特异性地识别靶分子并抑制靶分子生物学活性，被广泛应用于新型生物传感器的研制中。本论文设计了纳米材料适配子体系，并将其用于表面等离子体共振(SPR)光学传感器、电化学传感器及分子逻辑中。主要结果如下:
1.表面等离子体共振(surfaceplasmonresonance，SPR)是重要的表面传感技术，DNA在金膜表面的吸附、构象变化会产生灵敏的SPR信号。因此，我们利用富胸腺嘧啶寡聚核苷酸链对汞离子的高度特异结合能力和纳米金在SPR上的信号放大作用，设计了一种简便灵敏的汞离子检测方法，能选择性地实现对汞离子的检测，检测范围是5-375nM，最低检测限是5nM.
2.石墨烯增强适配子修饰电极的电子传递及其在生物传感中的应用。石墨烯和ssDNA间存在强的π-π堆积作用，石墨烯能吸附在ATP适配子修饰电极(ABA/Au)上，电荷转移电阻Rct大大降低。ATP存在下，ABA结合ATP形成稳定双链结构导致石墨烯不能吸附在ABA/Au上，Rct几乎不降低。基于以上原理，我们实现了对ATP的灵敏检测，检测范围是15×10-9-4×10-3M，最低检测限15nM。同样的原理，我们用可以特异结合汞离子的富胸腺嘧啶寡聚核苷酸链代替ABA，也可以实现Hg2+的检测。
3.基于石墨烯的无标记，灵敏，可再生表面等离子共振(SPR)和电化学适配子传感器。我们构建了石墨烯修饰的金电极，通过π-π堆积作用，凝血酶适配子大量地结合到石墨烯表面，当凝血酶存在的时候，凝血酶与适配子之间的强的特异结合将使适配子从石墨烯表面脱离，产生显著的SPR信号变化（SPR角度减小）和电化学阻抗信号变化（电极表面电子转移电阻减小），SPR和电化学阻抗都能实现对凝血酶的灵敏检测。SPR检测凝血酶的线性范围是0.08-200nM，最低检测限是0.05nM。电化学阻抗检测的线性范围是0.03-200nM，最低检测限是0.03nM。这个方法避免了文献中常用的标记适配子（例如-SH,-NH2，酶，染料分子等），并且传感界面用过之后可以很容易再生。
4.腺苷和凝血酶等输入分子可以调节石墨烯/适配子体系的荧光性质，不需要切换激发波长，不需要切换发射波长范围，仅仅通过改变输入，便可以同时实现OR和INHBIT逻辑门。并且，利用OR和INHIBIT逻辑门我们可以实现对目标分子ATP和凝血酶的灵敏检测。
5.我们用过氧化氢在金纳米薄膜上沉积银制备了AuAg双金属纳米薄膜，发现其对SPR有明显的增强效应。同时，发现该结构对4-ATP有很高的表面增强拉曼散射(SERS)效应，因而可以作为SERS基底构筑高灵敏的检测平台。