微纳加工技术的发展促成了微米和纳米马达的研究,已有文献将微纳马达应用于环境修复、微纳组装和合成,药物运输,无创手术等。微纳马达的驱动力可以是化学反应、热场,磁场,光动量等,其中光热驱动,即利用材料的光热效应、在流体中产生热渗流和热泳力作为微纳马达的驱动力,具有非接触,免燃料和生物相容性好的优点。本论文的目的在于为一种40μm大小的光热材料金纳米粒子复合的聚苯乙烯微球（PS@Au）进行理论基础分析和初步的应用探索。在有限元瞬态分析中,先对光热微球的在流体中的受力和速度的进行理论解析,然后对COMSOL软件中的几何模型参数,材料参数,传热模块,固体力学模块,层流模块的设置,多物理场设置了流固耦合和非等温流动模型,将上述的多个模块耦合。对比了水平和纵向模型的复杂度,纵向模型收敛问题较为繁杂,水平模型较为简单,计算速度较块,较易收敛。纵向模型包含底部玻璃薄层对于微球运动的限制,设计的参数更为复杂,但能够展示的运动细节更多。水平模型则忽略运动早期光斑与微球的直接作用,细节更少,但是适合对后续的平均速率计算更为简便。本文讨论了光热驱动平台的光学设计,主要通过光学设计软件ZEMAX的辅助设计,实现了点聚焦驱动光路和线聚焦光路,并对两种光斑的能量集中度和成像效果好坏进行比较。光热驱动实验中,依据速度的快慢,对比分析了固定光斑和移动光斑驱动中分别对应的“弹射”和“滚动”两种运动模式,在常规光学系统和高速显微系统中对弹射运动过程进行对比,结果表明在光斑功率为4-8 mW时,光斑功率和平均速率的基本呈正比关系。20,000 fps的高速摄影结果表明,10 mW光功率下的弹射瞬时速度可达到0.8 m/s。进一步采用100,000 fps观察,捕捉到运动起始阶段微球表面短暂形成的水气泡,将理论计算和实验值对比,发现出现热空化气泡后的40μs内微球的运动接近匀速。另一方面,光热微球的“滚动”的实现需借助微流道,将其运动限制在狭窄的流道内。逐帧的图像对比表明,在功率为6 mW以下激光作用下微球可保持较为稳定的直线滚动。应用方面,利用集成的拉曼探测模块的拉曼探头与光热驱动实验平台耦合,对4-巯基苯甲酸（4-MBA）拉曼分子进行了表面增强拉曼图谱（SERS）测定,验证了光热驱动马达与拉曼技术结合的可行性。