金纳米颗粒由于其独特的形状和尺寸依赖的物理特性，吸引了研究者的广泛关注，且已被广泛应用于光学传感、催化、光热治疗、生物成像和药物输送等方面。各向异性的金纳米棒/金纳米双锥体由于其特殊的结构，具有两个局域表面等离子体共振（LSPR）吸收峰。通过改变它们的纵横比，可实现其纵向LSPR吸收峰在可见光到近红外区域内的调控。与金纳米棒相比，由两个五角锥体组成的金纳米双锥体的尖端更为尖锐，对周围介电环境的变化更为敏感，且表现出非常窄的纵向LSPR吸收峰（在800　nm处的半峰宽仅有50　nm）、强的光吸收、光散射和局域场增强现象。因此，在双光子发光成像、纳米传感和表面增强拉曼散射（SERS）中具有潜在的应用价值。本文围绕金纳米双锥体的合成、纯化和优异的光学性质展开研究，并探索其在生化光谱检测领域的应用，主要研究内容及创新点如下：
1）研究了不同的实验参数（盐酸、硝酸银、抗坏血酸和种子）对金纳米双锥体产率和形貌的影响。发现盐酸有助于提高金纳米双锥体的产率，同时，引起其纵向LSPR吸收峰的蓝移。加入适量的抗坏血酸和硝酸银，会减少其他形貌纳米颗粒的生成，加入大量的抗坏血酸时，可以通过提高盐酸的量提高其产率。此外，当种子溶液与抗坏血酸比例较大时，盐酸对其产率的影响比较大；当种子溶液与抗坏血酸比例较小时，盐酸对其产率的影响比较小。
2）利用罗丹宁修饰的金纳米双锥体开发了一种双模式（比色/SERS）检测Hg2+的方法。发现Hg2+可以诱导罗丹宁修饰的金纳米双锥体表面形成可调节厚度的聚合物层，引起金纳米双锥体的纵向LSPR吸收峰发生红移，胶体溶液颜色发生改变；同时，金纳米双锥体的SERS效应减弱。基于上述两种光学信号的改变，可以实现Hg2+的双模式（比色/SERS）检测。利用吸收光谱检测Hg2+，发现在5.0×10-7-6.0×10-5　M的浓度范围内，其纵向LSPR吸收峰的移动与Hg2+浓度呈良好的线性关系，检测限为2.0×10-7　M。利用SERS模式检测Hg2+，发现在1.0×10-10-1.0×10-5　M的浓度范围内，4-MBA拉曼强度降低的程度和Hg2+浓度的对数呈现较好的线性关系，检测限为5.0×10-11　M。干扰实验和实际样品检测结果表明该方法具有良好的抗干扰性和潜在的实用价值。不同于其他基于纳米颗粒聚集或刻蚀效应的检测方法，本文提出的基于纳米颗粒表面形成聚合物层进而引起周围介电环境改变的方法，为开发生化检测光学探针提供了一种新思路。
3）利用银包裹金纳米双锥体的刻蚀效应实现了碘化物的多模式光学检测。发现在铜离子存在的条件下，碘化物会刻蚀银包裹金纳米双锥体表面的银层，引起其纵向LSPR吸收峰位置的非单调变化、强度的降低及胶体溶液颜色的改变，可以实现碘化物的多模式光学检测。当金纳米双锥体表面包裹较厚银层时，可以根据其纵向LSPR吸收峰的蓝移以及强度的降低，实现碘化物的超灵敏光谱检测，其检测范围为1.0~15　μM，检测限为0.3　μM。当金纳米双锥体表面包裹较薄银层时，可以根据其纵向LSPR吸收峰的红移引起胶体溶液颜色的改变，实现碘化物的比色检测，其检测限为25　μM。干扰实验和实际样品检测表明，该方法具有较好的抗干扰性和选择性，可以对海藻中碘化物含量进行检测。
4）利用Hg2+对Au@Ag纳米棒表面银层的氧化刻蚀，开发了一种简单、快速检测Hg2+的方法。对具有不同纵向LSPR吸收峰位置的银包裹金纳米双锥体的检测效果进行比较，发现当Au@Ag纳米棒的纵向LSPR吸收峰位于730　nm时，该方法的检测限最低，颜色变化最为明显，Au@Ag纳米棒被刻蚀为了米粒状纳米颗粒。在0.1~2.0　μM　Hg2+的浓度范围内，Au@Ag纳米棒的纵向LSPR吸收峰位置的变化与Hg2+浓度有着良好的线性关系，其检测限可以低至22　nM。与其他检测方法相比，该方法可以避免繁琐的修饰步骤，整个检测时间只需30　s。干扰实验和实际样品检测结果表明，该探针的抗干扰性和选择性良好，可以应用于实际样品检测。