研究了批量制备的锥形光纤表面增强拉曼散射（SERS）探针的定量检测性能。在统一的制备条件下，基于静电吸附自组装方法批量制备的同一批次锥形光纤探针具有良好的互换性。基于相同检测条件，在同一福美双样品浓度下测得SERS光谱幅度的相对标准偏差（RSD）可达8%以下。不同批次的光纤探针存在互换性退化问题，难以满足实际定量检测应用对光纤探针数目的要求。为了解决该问题，提出并演示了一种将不同批次光纤探针的光谱数据同化至同批次光纤探针测量结果的同化方法。通过对同化后的大样本光谱数据进行统计平均和数据拟合，获得了福美双样品在2×10^-8~10^-6 mol/L浓度范围内的SERS定量关系曲线，福美双加标样品的测试回收率可达90%~110%。该研究结果对于实际SERS定量检测具有参考意义。

提出一种基于多点的虚实注册方法。首先，设计一种手持式靶标探针，根据飞机零部件上的典型特征设计了不同的探针测头，并采用单目相机对探针进行标定，标定出测头尖点相对靶标的位置。然后，在虚实注册过程中在三维模型上设置几个点，借助靶标探针测量真实零件上对应的几个点，利用奇异值矩阵分解法，求解出增强现实设备虚实映射空间中三维模型到真实零件的刚体变换，根据此变换即可实现虚实配准。最后，选取3 m×1.4 m×0.5 m尺寸范围内的机翼为验证对象，采用所设计的靶标探针验证其虚实配准精度，并分析注册时点的数量与布局对虚实注册精度的影响。实验结果表明，所提方法可以实现大尺寸零部件整体较高的虚实配准精度。

提出一种基于探针加载的互补开口谐振环(CSRR)的复合左右手传输线(CRLH TL)结构。利用CSRR+CRLH 结构的谐振特性，并通过延长CRLH 耦合缝隙的长度以及增加CSRR 中短路探针的数量，在引入传输零点的同时缩小了滤波器的尺寸。经过仿真优化，实现了滤波器宽频带、高选择性和小型化设计。加工了基于该结构的带通滤波器样机， 样机整体尺寸为30 mm×15 mm×1.35 mm。测试结果表明， 滤波器的中心频率及插入损耗分别为6.6 GHz 和0.65 dB，3 dB 带宽为9.3 GHz，在无线通信、导航等微波系统中具有良好的应用前景。

微囊藻毒素-LR（MC-LR）具有强烈的肝毒性、 致癌性和发育毒性, 亟需严格监测。 为实现环境水体中微痕量MC-LR的快速特异灵敏的分析识别, 以金属有机框架化合物（MOF）为介导, 增强磁纳米粒子比表面积, 高效负载纳米金和适配体-cDNA分子杂交荧光探针, 研发新型的适配体功能化磁纳米荧光探针（Fe3O4@MIL-101-NH2@Au@aptamer）, 实现了对MC-LR的适配体特异识别-激光诱导荧光（LIF）超高灵敏分析。 论文详细研究了适配体磁纳米探针荧光检测MC-LR的可行性、 MC-LR测定的优化条件及其方法性能。 结果表明: MOF修饰的磁纳米颗粒Fe3O4@MIL-101-NH2的Brunauer-Emmett-Teller（BET）比表面积达到114.02 m2·g-1, 比单一Fe3O4提高了近5倍, 适配体-cDNA杂交荧光探针在磁纳米颗粒表面的修饰率达98%以上, 适配体磁纳米探针对水体中痕量MC-LR具有很强的荧光响应。 在最优条件下（pH 7.5、 NaCl浓度500 mmol·L-1、 纳米金尺寸为20 nm, 测定时间为30 min）, 适配体磁纳米探针与MC-LR结合释放出荧光互补链, 体系荧光强度与MC-LR含量成正比, 线性浓度范围为0.020~3.000 μg·L-1, 检出限（LOD）为0.006 μg·L-1, 灵敏度比文献报道的荧光分析法提高了1.6~22.3倍。 所建立的适配体磁纳米探针-LIF法对MC-LR的识别特异性高, 在100倍量的干扰物（微囊藻毒素MC-RR、 MC-YR、 大田软海绵酸OA) 共存情况下, 适配体磁纳米探针在混合体系中的荧光响应与在MC-LR单样中的响应强度偏差小于3.3%, 交叉反应性小; 日内、 日间和批间的测定标准偏差（RSD）为1.7%~8.8%, 相对误差RE为-4.3%~4.1%, 方法稳定性和重现性好。 该方法应用于闽江、 西湖水和内河水等样品分析, 水中MC-LR得到了良好的识别检出, 不同加标浓度的MC-LR（0.050, 0.100和1.000 μg·L-1）测定回收率为(90.1%±6.4%)~(104.2%±7.0%) (n=3), 与LC-MS确证方法的测定结果［加标回收率（91.3%±7.0%)~(104.4%±2.0%), n=3］一致。 所建立的适配体磁纳米探针与LIF联用技术对水中痕量MC-LR具有高的特异识别和灵敏检出能力, 为环境水中痕量MC-LR的现场特异识别分析提供了一个新的技术。

碳量子点 (CQDs) , 一类具有显著荧光性能的零维碳纳米材料, 是近年来生物传感应用研究的热点材料。 铅在化妆品、 工业污染等环境的来源众多, 吸入或误食吸附在颗粒物上的铅都会造成铅中毒, 从而引发各种疾病, 因此快速检测Pb2+含量在临床医学应用中极其重要。 基于CQDs的荧光特性, 提出了一种新型蓝、 红双发射比率荧光探针用于快速检测Pb2+含量, 采用透射电子显微镜、 荧光光谱等多种手段对探针的形态结构与性质进行表征、 检测和分析, 对Pb2+响应探针的光学特性以及应用可行性等进行了深入研究。 双发射碳点通过与自身的对比标定, 有效避免外界环境的干扰, 从而提高对被测物浓度的检测效果和灵敏度。 该探针采用水相合成, 步骤简单可重复性高, 且能够在短短几秒内对Pb2+实现快速响应, 检测过程无需借助大型仪器, 仅在紫外灯辅助下便可裸眼观测到比率探针荧光从蓝色到红色的变化, 可用于即时检测。 在符合目前医学应用的Pb2+浓度范围0~0.5 mg·L-1内, 两种荧光基团之间的荧光强度比IBCDs/IRCDs与其浓度具有良好的线性关系, R2=0.987 44, 检出限为0.013 6 mg·L-1。 选取Zn2+、 Fe3+、 K+等十种金属干扰离子对探针的荧光传感性能进行研究, 分析表明该探针对Pb2+具有良好的特异选择性, 并在不同pH环境和孵育时间下测量铅响应, 研究探针的稳定性。

生物体的安全与健康一直备受关注, 金属离子存在于生物体内, 并对生物体的健康与疾病有着重要的影响。 人体内环境复杂, 金属离子在人体内具体的作用机理尚不清楚, 因此寻找一种方法可以实现对人体内金属离子的检测对于探索它们在人体内的作用具有重要意义。 分子荧光探针一般由识别基团、 荧光基团和连接基团三部分组成, 主要是利用探针识别基团与金属离子作用, 改变荧光探针的结构, 从而引起荧光性质的变化来检测金属离子。 这些荧光性质的变化涉及到不同的荧光机理, 比如光诱导电子转移机理, 荧光由于光诱导电子转移机理会出现荧光猝灭现象, 可以根据这个机理设计开-关或者关-开型荧光探针; 分子内电荷转移机理由于探针与检测物反应会引起红移或者蓝移, 适合比率型荧光探针的设计。 荧光成像技术因对检测物具有特异的高灵敏识别能力和能够在生物体内实时监测的优点得到了迅速发展, 已经广泛应用于生物体内活性物质的检测, 大量的金属离子探针也被报道。 本文主要根据检测不同种类的常见金属离子如铜离子、 铁离子、 锌离子、 汞离子等, 对他们在生物体中含量作用等做了研究。 综述了检测铜离子的胆固醇类探针、 新型开启式近红外荧光探针, 基于氧化还原特性及把具有独特的Fe2+脱氧作用的N-氧化物基团连接到荧光团上以特异性识别Fe2+机理设计检测铁离子荧光探针, 基于硫羧醛的脱保护反应构建检测汞离子荧光探针, 基于分子内电荷转移荧光共振能量转移效应的锌离子荧光探针, 检测镁离子的喹啉类荧光探针、 检测镉离子的吩恶嗪类荧光探针以及检测铬离子、 锡离子等各类荧光探针, 综述了近三年检测金属离子的不同种类荧光探针的优缺点、 设计机理、 作用机制、 研究进展及生物应用并对未被检测金属离子的荧光探针做了展望。

炭疽杆菌是高致病性病原微生物, 引起的炭疽病在我国属于乙类传染病, 因此建立操作简便、 灵敏准确的炭疽杆菌检测方法对预防和控制炭疽传播, 维护公共卫生安全至关重要。 该研究创新性地提出以绿色材料大豆蛋白为保护剂和还原剂, 采用微波加热法合成了一种具有强烈红色荧光发射的大豆蛋白金纳米簇(SPI-AuNCs)。 采用TEM、 UV-Vis、 FL、 XPS、 FTIR等方法表征了SPI-AuNCs的成功合成和部分特殊性能。 结果表明SPI-AuNCs呈球形, 粒径大小在1.8~3.2 nm范围内, 平均粒径为2.65 nm, 在500～550 nm范围内未出现表面等离子体共振峰; SPI-AuNCs的最大激发波长为370 nm, 最大发射波长为680 nm。 SPI-AuNCs的表面官能团主要有—NH、 —COOH、 —OH、 —SH等官能团, 元素的组成主要包括C、 N、 O、 S、 Au元素。 根据Cu2+与SPI-AuNCs表面基团通过配位作用形成非荧光复合物, 使荧光猝灭; 而2,6-吡啶二羧酸(DPA)与Cu2+具有更高的亲和力, 可将Cu2+从SPI-AuNCs表面竞争下来, 使荧光恢复, 据此建立了一种荧光“关-开”策略检测DPA的新方法。 在最佳实验条件下, 荧光恢复率(ΔF/F1)与DPA的浓度在1.15～70.0 μmol·L-1范围内呈良好的线性关系, 线性方程为ΔF/F1=0.011c+0.131, 相关系数r=0.991, 方法检出限为0.34 μmol·L-1。 同时, 通过加标回收实验研究了湖水和牛奶样品中DPA, 得到加标回收率在97.3%～103.6%, 表明了该方法在环境和食品样本DPA的检测中具有很大的应用潜力, 可以为环境监测和食品安全提供方法学支持。

内蒙古每年可开采多达100 t黄色至无色的长石， 且透明度良好、 分布集中， 加以处理以顺应市场需求， 固阳长石可作为极具发展前景的宝石资源。 采用激光拉曼光谱、 X射线荧光光谱、 傅里叶变换红外光谱、 电子探针一系列测试技术， 以及常规宝石学测试方法对内蒙古固阳县长石的基本宝石学特征、 化学组成成分及振动光谱特征等进行了系统的研究。 结果表明， 该产地长石原石样品的晶形大多是成砾石状， 折射率为1.555～1.570， 双折射率为0.008~0.010， 密度在2.65～2.68 g·cm-3， 样品的紫外荧光特征显示， 在长波（365 nm）和短波（254 nm）下均为惰性。 X射线荧光光谱仪分析表明， 所有样品中均含有一定量的Al、 Si、 Ca， 以及少量的Ti、 Fe、 Mn、 Mg和Sr。 根据电子探针测试结果计算长石的化学分子式及端元组分比例可知， 该类样品属于中长石。 长石的红外吸收谱峰主要位于1 200～400 cm-1之间。 其中从钠长石到钙长石， 随长石牌号递增， 在红外吸收光谱中则表现为: 590和650 cm-1的吸收峰均向低波数范围偏移， 分别偏移至575 cm-1±和624 cm-1±处， 本文研究的固阳中长石， 两处的吸收峰分别位于578和632 cm-1处， 符合长石序列红外光谱变化的特征, 属典型中长石红外吸收光谱特征。 该类长石的拉曼谱峰主要由102、 186、 290、 489、 516、 572和800 cm-1七个主要的拉曼谱峰组成。 其中450 cm-1以下的102、 186和290 cm-1谱峰是由金属阳离子和氧（［M—O］）之间的振动， 290和490 cm-1两处拉曼峰的分裂程度可以指示硅酸盐矿物中Al/Si的有序度。 489、 516和572 cm-1处拉曼峰属O—Si（Al）—O的弯曲振动频谱和Si—Obr—Si（Al）的反对称伸缩。 与其他产地长石对比分析可作为鉴别依据之一。 基于以上分析， 进行了此种长石的组成成分与主要结构的分析和探讨。