金属微-纳阵列结构材料是目前纳米光学领域的热点研究对象,由于金属与光相互作用下所产生的特殊光学现象,在表面增强拉曼散射光谱、化学和生物传感器、太阳能电池、负折射材料及非线性光学方面有较大的潜在应用价值。目前,针对金属与电磁波相互作用机制,许多研究者开展一系列的研究工作,从单个规则的金属纳米颗粒发展到不同形状的金属颗粒,从随机分布的金属纳米颗粒发展到金属纳米阵列结构,为研究金属纳米结构与电磁波相互作用机制提供了坚实的实验依据。本论文将着重针对基于间距可控、非对称的金属微-纳结构材料的制备、光学性质及相关应用开展系统的研究。在制备金属纳米结构方面,本论文采用简单、便宜、快捷的胶体球刻印方法来制备金属纳米阵列结构,但胶体球在自组装过程中出现不均匀的现象,针对该问题,我们在原来自组装的基础上发展出混合溶液气-液-固界面自组装方法,利用不同溶液的蒸发速率快慢不一致,在毛吸力的作用下胶体球会漂浮在水膜表面,同时在分子作用力、静电力作用下自组装形成大面积单层胶体球阵列结构。利用这种单层胶体球模板,我们加工了几种不同的金属微-纳阵列结构并研究了其光学性质。主要工作如下：一、间距可控的金属纳米阵列结构的制备及光学性能的研究。通过氧等离子对胶体球的刻蚀,形成间距可控的胶体球阵列模板,分析刻蚀时间与胶体球间距之间的内在联系,以此为基础,制备出间距可控的金复合胶体球的核壳结构、金属纳米三角及小孔阵列结构,分析间距调节对其透射及吸收光谱的性质,利用金属三角结构测试了单分子罗丹明6G的拉曼光谱信号,当金属纳米结构的共振吸收峰与拉曼光谱的激发波长相一致时,其增强因子可达到106。二、非对称金属纳米球壳阵列结构的制备及光学性能的研究。实验中发现,当金复合胶体球模板浸渍在二氯甲烷溶液中时出现一些新的现象——非对称性破缺,我们通过控制金复合胶体球与二氯甲烷溶液的反应时间,制备出不同开口大小及方向的非对称金属纳米球壳,探测了在不同偏振态下非对称金属纳米球壳的光学性质,这种结构在局域表面等离传感方面有潜在的应用。三、通过不同处理方法制备出纳米银锥、六边形分布的金纳米颗粒阵列结构及三维重叠的纳米小孔结构。在金三角阵列基础上,采用二次沉积的方法制备出纳米银锥阵列；通过高温退火的处理手段,制备出六边形分布的金纳米颗粒阵列结构；利用双层模板制备出三维重叠的纳米小孔结构,这些多样金属纳米结构为研究电磁波和金属纳米结构相互作用提供了一定的实验基础。展望：胶体球刻印技术作为制备金属纳米阵列结构的简单、低成本、有效途径,利用金属纳米结构特有的光学性能,将会在表面增强拉曼、生物传感、能源材料、负折射率材料及非线性光学等方面发挥越来越重要的作用。