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本文制备了具有光学性质可调的金纳米壳复合材料(Gold Nanoshells(GNSs)，Au@SiO<,2>)，利用金纳米壳等离激元共振峰对周围介质折射率敏感的特性以及其近红外消光的特性，探讨了金纳米壳自组装膜在全血中直接检测生物分子以及生物传感的应用研究；利用金纳米壳自组装膜良好的生物相容性，优越的导电性能，以及其较大的比表面积，研究了血红蛋白的直接电化学性质，并进一步应用于电化学传感中，研究发现金纳米壳具有增强电子传递速率的特性；另外也初步探讨了金纳米壳在光子晶体中的应用，制备了同时具有金纳米壳等离激元共振特性和光子晶体光子带隙特性的复合材料，并进行结构和光学性质的表征。具体工作内容主要如下：
1.利用自组装技术和胶体还原化学，制备出金纳米壳Au@SiO<,2>并研究了其光学可调性和折射率敏感性，在金纳米壳表面包裹SiO<,2>得到SiO<,2>@Au@SiO<,2>；去除SiO<,2>@Au@SiO<,2>颗粒中的金壳层，获得含有可移动SiO<,2>核的空心壳H-SiO<,2>@M-SiO<,2>。结果显示：SiO<,2>@Au@SiO<,2>复合颗粒表面光滑，并保留了金壳的近红外吸收特性；通过改变复合颗粒外层SiO<,2>厚度，可以调节其等离激元共振峰的位置；王水可以有效地去除SiO<,2>@Au@SiO<,2>中的金壳，相应的等离激元共振峰消失。
2.将制备的金纳米壳应用于光子晶体中，制备了含有空心金纳米壳的三维有序多孔聚苯乙烯膜(3DOM-PS-GNSs)。这种材料能够耦合两种明显不同的光学性质，即等离激元共振(PR)和光子带隙(PBG)。材料的这两种光学特性PR和PBG都与材料周围介质的折射率有关，随周围介质折射率的变化，PR吸收峰和IPBG衍射峰的位置出现相应变化。本章研究了3DOM-PS-GNSs的光学性质，发现金纳米壳的PR吸收峰对周围介质折射率的敏感度比PBG衍射峰的敏感度更大。
3.通过静电吸附作用，将厚度可控的金纳米壳固定到硅烷化的玻璃基底上，构建金纳米壳自组装单层(SAMs)膜。其SAMs的光学吸收特性可以通过控制壳的厚度和浓度来改变。基于吸收谱的变化，金纳米壳的sAMs可以用来实时分析不同浓度BSA在光学透明基底上的吸附差异。进一步对金纳米壳SAMs表面进行功能化修饰，形成生物素(Biotin)修饰的SAMs，制备链霉亲和素(streptaVidin)的生物传感器，并利用金纳米壳在730 nm处局域表面等离激元共振强度的变化，实现全血中Streptavidin的实时检测。
4.通过同样自组装的方法将金纳米壳GNSs组装到APTEs修饰的ITO电极表面。形成的GNss覆盖的ITO电极(GNSs/APTES/ITO)能够作为生物相容性表面用于吸附血红蛋白(hemoglobin，Hb)。电化学阻抗光谱和循环伏安法用来表征Hb的电化学特性，结果表明GNSs能够作为电子隧道以加速Hb和电极之间的电子传递速率。基于吸附在GNSs/APTES/ITO电极表面Hb所具有的活性，我们构建了无介体的H<,2>O<,2>传感器，该传感器显示了5μM到1mM的线性范围和3.4μM的检测极限(S/N=3)。计算得到 Michaelis-Menten常数为180 μM，说明了Hb对H<,2>O<,2>的高亲和力。