荧光分子探针具有诸如最高可达单分子检测的高灵敏度、能够实现开关操作、对亚微粒具有可视的亚纳米空间分辨能力和亚毫秒时间分辨能力、原位检测以及利用光纤维进行远距离检测等众多优点,已经在金属离子、核酸、细胞检测及免疫检测等方面发挥了重要作用。罗丹明类染料具有优异的光化学物理性质,例如高的摩尔消光系数,良好的光稳定性,高的荧光量子产率等,因此,基于罗丹明染料的阳离子荧光探针的研究受到很多科学家的关注。本文利用了汞的亲硫性,设计了硫化的罗丹明B类Hg²⁺离子荧光探针RBS1和RBS2,并对其性质在DMF水溶液中进行了系统的研究,发现两者对Hg²⁺离子的灵敏度和选择性都比较高,RBS1的最低检测限为4ppb,RBS2的最低检测限为1ppb。在此基础上,设计合成了含有硝基的荧光探针RBS3,通过氢键,用介孔材料SBA-15-NH₂吸附探针RBS3。通过红外、TEM、N₂吸附-脱附曲线等手段证明探针固载在分子筛上,在纯水中固体探针的最低检测限为1ppb,表明固载之后对Hg²⁺离子的灵敏度仍然比较高,从而实现了荧光探针的材料化目的。为了增加探针的水溶性和细胞兼容性,在罗丹明母体上引入氨基酸基团,设计合成了两个Cr³⁺离子荧光分子探针RBO1和RBO2。荧光光谱的测试结果表明,探针RBO1和RBO2在纯水中能高选择性的识别Cr³⁺,通过对探针荧光增强光谱性能的测试和EDTA滴定实验表明,探针RBO1和RBO2与Cr³⁺的络合是一个可逆的过程。活体HeLa细胞中RBO1和RBO2对Cr³⁺识别的荧光成像结果表明,RBO1和RBO2都能够进入细胞并能有效络合Cr³⁺离子后出现荧光增强。