光学检测作为一类利用光学信号来进行检测的分析方法,在疾病标志物检测、食品安全、水质检测及危险品检测等领域具有十分广泛的应用范围。光学检测的信号包括吸光度、透射率、荧光强度、反射率、化学发光及折射率等。当有被检测物质出现时,可以通过这些信号的变化,来获取被检测物的浓度、结构等信息。近年来,随着化学及生物分子检测灵敏度及响应性要求的提高,在信号输出及分子识别方面,光学检测方法也面临着巨大的挑战。随着纳米技术的发展,无机纳米材料的出现为光学传感器的发展提供了新的思路和发展方向。无机纳米材料作为一类新型无机材料,一般都具有独特的理化性质,在生物、医学、能源及化学领域都得到了广泛的应用。其中,上转换纳米材料及光子晶体材料独特的光学性质使得其在光学检测中具有很大的应用前景。但是,这些具有特殊光学性质的无机纳米材料只能够满足光学检测中信号输出的要求。为了满足光学检测中分子识别的要求,还需要实现对于这些无机纳米材料进行进一步的功能化。在本工作中,我们利用表面功能化等手段,结合稀土上转换材料及光子晶体材料独特的性质,构建了两种具有较高灵敏度和响应性的光学传感器,并将其进一步运用到生化分析检测中。本论文的主要研究内容如下:（1）设计了一种结合了双重分子识别和光子晶体基底的可视化传感器,用于实现两种类固醇激素的同时可视化检测。由于固定在基底上的核酸适体功能化上转换纳米探针不同的发光性质和特异性识别性质,可以实现两种激素的同时特异性测定。同时,由于光子晶体基底的荧光增强能力,这种光学传感器具有较高的灵敏度,并且其荧光信号可直接用肉眼观测。这种基于上转换发光信号的生物传感器在缓冲溶液以及复杂的血清样品中都显示出了优异的检测性能。（2）利用水热法及表面配体置换方法首次合成了聚乙烯亚胺包覆的四氧化三铁（Fe₃O₄@PEI）胶质光子晶体纳米颗粒。在磁场的调控下,Fe₃O₄@PEI纳米颗粒能够快速的组装成光子晶体结构,同时随着磁场强度的变化呈现出明显的结构色变化。进一步的,通过固定磁场强度实现了基于Fe₃O₄@PEI光子晶体的离子强度可视化传感器构建。在固定的磁场强度下,当检测溶液样品的离子强度从低变高时,可以用肉眼观察到明显的由红到蓝的光子晶体结构色的变化,具有非常迅速的响应时间以及非常高的灵敏度。并且,这种离子强度传感器并不会受到p H及电解质种类的影响,因此具有非常广的适用范围。