1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）作为一种水溶性交联剂，目前广泛应用于纳米材料研究中。然而，其对石墨烯量子点（GQDs）的光学性质影响很少被关注。本工作以羧基化石墨烯量子点（C-GQDs）为对象，研究EDC交联剂对C-GQDs光学性质的影响，改善了C-GQDs的荧光强度。实验中采用一步水相法得到C-GQDs与EDC复合物（C-GQDs/EDC）。实验结果表明，与EDC反应后，C-GQDs荧光显著增强约23倍。此外，也验证了溶液浓度、光辐照和反应时间等因素对荧光的影响。分析表明，C-GQDs的发光是本征态、表面态和缺陷态能级跃迁的多过程作用结果，而原C-GQDs中丰富的缺陷能级导致了发光性能的减弱。机理分析认为，EDC与羧基间发生的活化反应起到了表面缺陷钝化作用，提高了C-GQDs的表面态激子复合效率。该工作有效改善了C-GQDs发光强度低的问题，扩展了其在发光领域的应用前景，并为GQDs光学性质调控提供了参考方案。

针对透明衬底上紫外共振金属纳米阵列制备的技术需求，在不导电石英衬底上，采用电子束曝光制备Al纳米阵列，并对其形貌及性能进行研究。在电子束曝光过程中，引入Cr金属层克服衬底不导电问题。采用曝光剂量测试和加工参数调节优化纳米棒形貌。采用时域有限差分法分析Al纳米棒在325 nm紫外光激发下的电场分布，并以Langmuir-Blodgett（L-B）技术将CdSe/ZnS量子点沉积在Al纳米阵列表面进一步明确其荧光增强性能。结果表明，1 200 μc/cm²剂量下制备的Al纳米棒尺寸分布均匀，最终获得了取向互相垂直的四个区域集成的Al纳米阵列。光学性质分析表明，Al纳米棒阵列可使CdSe/ZnS量子点的荧光强度增强约1.7倍。仿真结果表明，紫外光辐照下Al纳米棒末端电场强度明显高于纳米棒两侧，明确了量子点发光增强机理。成功在不导电衬底上获得多取向集成的、对量子点具有显著荧光增强效果的Al纳米阵列，为背光激发下量子点发光调控和偏振调制提供了一种新策略。

为了利用可见光学元件实现对紫外偏振光的高性能探测，制备了CsPbBr₃纳米晶/金属线栅复合薄膜，并通过向其表面沉积Al₂O₃钝化层提高了薄膜荧光稳定性，获得了紫外激发下偏振敏感的钙钛矿纳米晶薄膜绿色荧光。测试结果表明，以高温热注入法获得的CsPbBr₃纳米晶为立方晶系结构，形貌呈方形，尺寸约39 nm。以紫外光激发纳米晶胶体溶液可在530 nm处观测到明显的绿色荧光。以自组装方法获得的CsPbBr₃纳米晶/金属线栅复合薄膜荧光发光强度随紫外激发光的偏振方向呈周期性变化，其发光偏振度约为0.54。以原子层沉积技术向此复合薄膜表面沉积Al₂O₃层可明显提高其荧光强度，钝化后复合薄膜的发光偏振度仍可达0.36。以上结果表明，表面钝化和引入金属线栅方法可分别优化钙钛矿纳米晶薄膜的荧光稳定性和荧光偏振度，所获得的紫外偏振敏感的CsPbBr₃纳米晶复合薄膜在紫外偏振探测以及液晶显示等领域具有重要的应用价值。

本文详细研究了交联剂1-乙基-3-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDC）对石墨烯量子点（GQDs）光学性质的影响及原因。采用水热法制备了GQDs，并与EDC反应得到GQDs/EDC复合物，对GQDs和GQDs/EDC的光谱特性进行研究。使用PBS溶液以及人工胃液样品，研究pH对GQDs/EDC荧光影响规律及作用机理。实验结果表明：GQDs表面缺陷被EDC钝化，使得GQDs的荧光在小于1 min内迅速增强，并在5~20 min内保持稳定；相比单独GQDs，GQDs/EDC的荧光强度显著提升约264倍；pH响应实验表明，在pH值为1.75~4.01及4.01~9.28范围内，GQDs/EDC具有荧光和吸收强度线性响应规律。生物兼容性表明，在25~300 µg/mL样品浓度下，人乳腺癌细胞存活率均大于80%；同时，对人工胃液pH具有较高的检测准确性，其相对标准偏差RSD ≤ 1.10%。EDC介导的荧光增强，使GQDs在检测、传感、成像等领域更具优势。同时，GQDs/EDC灵敏的pH响应特性使其在pH值检测应用中具有良好前景。

石墨烯和其他二维材料凭借其自身独特的物理和化学性能，引起了科学和工程领域的广泛关注。探索新型二维材料体系并扩展其应用范围是研究人员的热点研究内容。其中，第五主族单元素二维烯（二维磷烯、二维砷烯、二维锑烯、二维铋烯）具有较窄的且可调节的能带宽度、高的载流子迁移率、良好的透光性和优异的光电子学性能，成为二维材料及其在光电子应用领域的新的研究对象。鉴于此方面，从基本物理结构、材料的制备方法和在光电子方面的应用深入分析二维铋烯的相关理论以及实验研究的工作进展。在材料的可控制备方面，重点围绕二维铋烯的电化学剥离法展开相应论述。最后讨论了二维铋烯在光电子学应用领域的现状，包括在超快光电子学器件的应用，并且对二维铋烯未来的发展进行了展望。

稀土掺杂发光材料一直是科研领域研究的热点, 被广泛应用于白光LED、 温度传感、 显示显像、 新能源和激光等领域。 基质的结构对于稀土离子光致发光特性有非常重要的影响, 在众多发光基质材料中, 硼酸盐具有透光范围宽、 光学损伤阈值高、 较好的热稳定性和化学稳定性等优点。 碱土-稀土金属硼酸盐Sr₃Y₂(BO₃)₄具有出色的光学性能, 对其发光性能的研究具有重要意义。 稀土离子Eu³⁺具4f⁶电子层, 是一种典型的下转换发光中心离子, 常被选作红色发光材料的激活剂。 Dy³⁺具4f⁹电子层, 也是一种典型的下转换发光中心离子, 在紫外光激发下, 在蓝色光区和橙色光区有较强的荧光发射。 采用高温固相法合成了Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu³⁺/Dy³⁺荧光粉, 通过XRD和SEM对样品的结构和形貌进行了表征, XRD结果表明, 1 000 ℃烧结5 h, H₃BO₃过量20%为最佳制备条件, 且少量的Eu³⁺和Dy³⁺掺杂并未改变Sr₃Y₂(BO₃)₄的晶格结构。 SEM图像表明Sr₃Y₂(BO₃)₄基质的平均晶粒尺寸为2~4 μm, 10%Eu³⁺单掺和5%Eu³⁺/5%Dy³⁺双掺样品与基质Sr₃Y₂(BO₃)₄的SEM图像相比, 形貌和尺寸并没有发生明显的改变。 Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu³⁺荧光粉的发光结果表明, 分别在395和466 nm激发下, 浓度为5%, 10%和15%的Eu³⁺单掺Sr₃Y₂(BO₃)₄荧光粉的主要发光位于593和613 nm的红光发射, 峰强度随着Eu³⁺浓度的增加呈现先增加后降低的变化形式, 掺杂浓度为10%时发光强度最大, 说明存在浓度猝灭现象。 色坐标结果显示, 激发波长由395 nm变化到466 nm, Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu³⁺荧光粉的发光颜色从橙红色向红色转变。 引入Dy³⁺后, Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu³⁺/Dy³⁺样品的发射光谱出现Dy³⁺的486 nm的蓝光发射(⁴F_9/2→⁶H_15/2)和576 nm的橙光发射(⁴F_9/2→⁶H_13/2), 并且随着Dy³⁺浓度的增加, 对Eu³⁺的⁵D₀→⁷F_{1, 2, 3, 4}跃迁有抑制作用。 色坐标结果显示通过调整掺杂离子Eu³⁺和Dy³⁺的比例可实现Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu³⁺/Dy³⁺荧光粉的颜色从红色区域向橙色区域转变, 说明其在显示方面具有良好的应用前景。

为了优化激光干涉诱导向后转移（Laser Interference Induced Backward Transfer， LIIBT）制备微结构的工艺参数，研究了激光脉冲数和能量密度对LIIBT的影响，分析了银微条纹的形成机制，并研究了银微条纹结构对环丙沙星的拉曼增强效应。以钠钙玻璃为接收衬底，银薄膜为靶材，在大气环境下基于双光束LIIBT制备了银微条纹结构。SEM测试结果表明，随着脉冲数量和激光能量密度的增加，银微条纹的边界变得更加清晰，EDS分析表明微条纹结构由银纳米粒子组成。拉曼测试中，当环丙沙星浓度降低到10^-8 mol/L时，该结构仍表现出明显的表面增强拉曼散射效应。最后，分析了银纳米粒子转移过程及二次脉冲形成微条纹结构的机制。通过优化LIIBT制备银微条纹结构的工艺参数，揭示了LIIBT过程中银微条纹结构的形成机制，验证了该结构对低浓度环丙沙星具有明显的表面增强拉曼散射效应，为环境污染和食品工程等领域抗生素残留的高灵敏度检测提供了技术支持。

为了开发一种优异的用于光热治疗和光学相干层析成像的金纳米星诊疗剂，对金纳米星的制备、光热特性以及光热治疗和光学相干层析成像中的应用进行研究。利用尖端结构增强金纳米材料的局域表面等离子体共振特性，通过种子介导法制备了多枝化的金纳米星，多尖端的结构使其具有明显的光热效果，并探究了其作为光热治疗的诊疗剂和光学相干层析成像造影剂的效果。实验结果表明：多枝化的金纳米星诊疗剂相比于金纳米粒子具有较高的光热转换效率，达到42%；具有较好的生物兼容性，在100 μg/mL浓度下，人乳腺癌细胞存活率为82%；而且具有较好的癌细胞光热治疗效果，在100 μg/mL浓度下，经激光照射后，人乳腺癌细胞被有效杀死，其存活率降至37%；同时，金纳米星诊疗剂还具有较好的光学相干层析成像造影效果，可显著提高信号强度和造影深度。金纳米星诊疗剂既具有高效光热治疗能力，又具备优异光学相干层析成像造影成像能力，是一种非常有前景的多功能诊疗剂。