各向异性的贵金属材料金纳米棒（AuNRs）由于其独有的物理化学性质、特殊的光学性质以及良好的生物相容性而成为多学科领域研究者的研究热点。金纳米棒的吸收光谱具有两个明显的特征峰：横向表面等离子共振（Transverse　Surface　Plasma　Resonance,　TSPR）吸收峰和纵向表面等离子共振（Longitudinal　Surface　Plasma　Resonance,　LSPR）吸收峰，随着金纳米棒纵横比的改变，横向吸收峰的峰位基本保持不变，而纵向吸收峰的峰位会发生蓝移或者红移，因此，金纳米棒具有可调控的光学特性。金纳米棒也可通过物理化学方法引发不同形式的自组装，形成多个金纳米棒的复合体。这种自组装复合体除了具有各个金纳米棒单体的理化性质外，由于自组装过程而产生了一些更加优良的光学特性，表现出分散状态的金纳米棒所没有的更加优异的整体协同性质。
汞离子等重金属污染物对水环境的污染会直接或间接地关系到人类的生存健康。大量研究表明，汞即使在很低浓度时，对有机体也有巨大的毒性，因此实现极低浓度汞的检测这一问题已经引起了广泛的关注。本文基于还原型谷胱甘肽介导的金纳米棒自组装，提出了一种新的检测汞离子的方法，这种新方法既保证了检测的高灵敏度，又扩大了检测范围；同时，本文还提出了将这种自组装的金纳米棒用于制备拉曼基底来检测三聚氰胺的方法。[本研究得到国家自然科学基金（编号：61178075）资助。]
本文具体的研究工作主要包括：
1）金纳米棒的制备及其自组装。本文用改进的种子生长法制备不同纵横比的金纳米棒，然后在预先制备好的胶体金溶液中加入一定浓度的还原型谷胱甘肽溶液，调节实验条件，分别用三种不同纵横比的金纳米棒制备自组装体系。由于谷胱甘肽分子中含有巯基官能团，它可以与Au生成很强的Au-S键，使得体系中的金纳米棒被谷胱甘肽所修饰，而相邻两个谷胱甘肽之间又可以通过氨基和羧基之间形成的氢键互相结合，从而可以使体系中分散的金纳米棒发生自组装。本实验研究了谷胱甘肽的浓度，反应时间，溶液pH值等因素对自组装的影响，结果表明，对于纵横比较大的长棒，当谷胱甘肽的浓度为0.1　mmol·L-1时，在一定范围内，随着加入的谷胱甘肽量的增加会引起其自组装程度加剧，而当谷胱甘肽的浓度为1　mmol·L-1时，会引起体系发生聚沉。对于纵横比较小的短棒，当谷胱甘肽的浓度为0.1　mmol·L-1，不会引起体系发生自组装，而当谷胱甘肽的浓度为1　mmol·L-1时，在一定范围内，随着加入的量增加可促进其发生自组装。对于三种不同纵横比的金纳米棒自组装，本实验最终确定的反应时间为2　h，反应最适的溶液pH值约为3.5。
2）金纳米棒自组装检测汞离子。当溶液中存在汞离子时，由于Hg-S键的键能远高于Au-S键，汞会取代金与还原型谷胱甘肽的巯基形成Hg-S键，从而阻止了金纳米棒的自组装。本实验利用这一原理检测水溶液中的汞离子，通过用三种不同纵横比的金纳米棒自组装分别研究检测限和检测范围，在保证检测限比较低的前提下，有效扩大了已报道研究中对汞离子的检测范围。本实验用优化后的方法进行汞离子的检测，检测限为1　nmol·L-1，检测范围是1　nmol·L-1-100　μmol·L-1。本论文还对汞离子检测的特异性进行了研究。结果表明，其他常见的干扰性金属离子均不能有效阻止金纳米棒的自组装，证明本方法对于汞离子的检测具有良好的特异性。
3）金纳米棒自组装检测三聚氰胺。本实验用自组装前后的金纳米棒制备表面增强拉曼散射（SERS）基底检测了三聚氰胺。结果表明，这两种SERS基底均能实现对低浓度三聚氰胺的拉曼增强，但是自组装制备的SERS基底的增强效果更明显，对三聚氰胺的检测效果更好。另外，本实验还研究了将不同纵横比的金纳米棒自组装后，SERS基底制备时的铺填层数对三聚氰胺的检测效果。结果发现，LSPR　=　650　nm的金纳米棒自组装后覆膜三层制备的SERS基底对三聚氰胺的检测效果最好。
本文基于谷胱甘肽介导的金纳米棒自组装，完成了通过紫外可见吸收光谱特异性检测汞离子的实验。同时，用其制备SERS基底实现了三聚氰胺的高灵敏度检测。在未来的水污染检测和食品安全检测中有广泛的应用前景。