局域表面等离激元共振（LSPR）利用等离激元纳米结构将远场光的能量压缩到亚波长范围的空间,纳米结构附近的电磁场得到极大的增强,尤其是当两个金属纳米颗粒靠的很近时,由于等离激元耦合效应,纳米间隙处的电磁场得到数百倍增强,即所谓的“热点”（“hot spots”）效应。由于LSPR的电磁场增强效应,等离激元纳米结构附近的分子的拉曼散射信号强度会被极大地提高,即表面增强拉曼散射（SERS）。SERS光谱既具有拉曼光谱的指纹性又具有极高的灵敏性,其作为一种检测分析技术,在物理、化学、生物、材料等领域都有广泛的应用。自下而上的方法是一种简单易行、成本较低的制备固相SERS基底的方法,可以与各种纳米颗粒合成的策略相结合,制备各种具有纳米尖端、纳米间隙、纳米狭缝的SERS基底。但是存在的两个问题制约着固相SERS基底走向实用化。1.由于纳米颗粒分布是随机的,即“热点”的随机性,导致SERS数据的均匀性和可重复性较低;2.由于空间位阻效应或者化学方法制备纳米颗粒表面配体的预先占据,目标分析物很难被输送到狭窄的纳米间隙中,即分析物难以输送到“热点”区域,制约了SERS检测灵敏度的提高。因此,制备具有均匀分布、高强度“热点”的SERS基底,并发展有效地将分析物输送到“热点”的技术,是SERS技术真正走向应用的关键。本论文以制备均匀、极强、有效“热点”的SERS基底为目标,结合微流控技术,开发新型的SERS芯片和基于SERS的芯片实验室（Lo C-SERS）,并将其初步应用在痕量污染物的检测、蛋白质构象变化的原位研究以及等离激元介导化学反应（PMCR）中。主要研究内容如下:（1）采用两步法精确控制银纳米颗粒的成核和生长阶段的p H环境,制备均匀的粒径在65nm左右的类球形银纳米颗粒。优化层层自组装的方法,在疏水的聚二甲基硅氧烷（PDMS）基片上自组装银纳米颗粒,形成“热点”均匀分布的SERS基底,并将其封装在微流通道中,制备得到均匀的具有SERS活性的微流芯片,并应用于天然态蛋白质分子的检测。（2）基于热可收缩的材料聚氯乙烯片（PVC）,实现了金属颗粒纳米间隙从数十纳米到亚纳米连续可调的SERS基底。详细研究了两种SERS工作模式:吸附-收缩和收缩-吸附,发现由于存在空间位阻,收缩-吸附模式下SERS强度随着纳米间隙的减小呈现复杂的规律;而吸附-收缩模式则可以排除空间位阻效应,从而指出有效地将分析物输送到“热点”区域是实现超高灵敏SERS检测的前提条件之一,并提出“hottest zone”的概念来量化分析物数目和纳米颗粒间隙尺寸对SERS增强的综合贡献。（3）由于吸附-收缩模式能够排除空间位阻效应,其灵敏度能够达到单分子检测水平。基于协同了纳米间隙内分子数目和电磁场增强作用的吸附-收缩模式SERS芯片,对三种具有不同金属亲和力的代表性污染物福美双（化学吸附）、孔雀石绿（静电吸附）和甲醛（无吸附性）,分别采用直接和间接的方式进行了检测,均获得了远低于国内外标准的检测限,反映出吸附-收缩模式的SERS芯片在痕量污染物检测上的通用性,具有很高的应用前景。（4）提出了一种基于超快微流混合器辅助的“热点”占据（MAHSO）SERS策略,实现了在保持生物大分子活性的前提下进行高灵敏的原位研究。该策略采用超快微流混合器充分混合分析物与金属纳米颗粒,吸附有分析物分子的金属纳米颗粒在混合器检测区内壁均匀沉积形成SERS基底,相邻纳米颗粒间隙,即“热点”中自然包含分析物分子,因此具有很高的SERS灵敏度。利用该MAHSO SERS芯片原位研究了p H刺激下不同蛋白质的构象变化。（5）采用MAHSO SERS方法以对氨基苯硫酚（p ATP）的氧化反应作为模型反应原位研究了等离激元介导化学反应（PMCR）的机制,发现“热点”内的反应为热载流子直接驱动的,相对于“热点”外表现出更高的反应速率和不同的反应路径。该发现从实验上证实了来源于“热点”中的载流子具有更高的能量,指出设计高效光催化剂应充分考虑利用等离激元“热点”。