表面增强拉曼光谱(SERS)具有指纹识别、灵敏度高、检测限低甚至能达到单分子检测水平等的优点。因此,自SERS技术发现以来,已被广泛地应用在生物科学、环境科学等方面。然而其材料普适性和形貌普适性差的缺点,使得SERS技术不能应用在光滑的表面,如模型体系-单晶界面。因此,在2010年,我们课题组研发了壳层隔绝纳米粒子(SHINERS)技术,即在具有强SERS活性的金纳米粒子表面包裹上一层薄且无针孔的二氧化硅壳层。内核的金纳米粒子相当于是信号放大器,可以放大表面物质的拉曼信号,同时外层的二氧化硅壳层可以隔绝纳米粒子直接与外界环境相接触,使得纳米粒子不受外界环境的影响。本论文采用了电化学和SHINERS技术的联用来原位研究电化学体系中原子级光滑的单晶电极表面分子的变化情况,在这里我们选取了两种不同类型的分子来进行实验:1、首次利用EC-SHINERS原位研究DNA碱基对在Au(111)单晶电极上的电化学行为。在实验中发现,四个碱基在Au(111)上都有相似的行为,都会随着电位正移从而发生吸附构型的转变从而导致晶面发生重构,并且特征峰(环呼吸振动)的拉曼信号强度都是先增加,然后到达满单层吸附时,由于光诱导电荷转移的影响而下降。2、利用EC-SHINERS技术原位追踪Viologen分子HS-8V8在Au(hkl)上的氧化还原过程。实验结果显示,因为不同的单晶面具有不同的介电常数,所以viologen分子在不同的单晶面上的拉曼信号强度是Au(110)>Au(100)>Au(111)。同时在实验中发现了在该分子存在着非线性共振拉曼的过程,并且利用了 FEM进行了理论计算,得到的计算结果和实验结果完美的吻合在一起。