采用溶剂蒸发诱导自组装法，首次直接在石墨烯表面制备了垂直排列的金纳米棒阵列，进而提高了石墨烯折射率传感技术的性能。抗体被接种在金纳米棒和石墨烯表面，实现对目标物兔IgG进行动态、免标记和高灵敏度的检测。其灵敏度和检测限分别达到39.49 mV/（μg/mL）和0.16 ng/mL。与纯石墨烯芯片相比，其灵敏度提高了40倍，检测限降低至原来的1/70。石墨烯折射率传感技术性能的显著提升来自于石墨烯和金纳米棒阵列的相互作用。通过有限元模拟的方法证明金纳米棒阵列的存在不仅使探测光的能量局域在金纳米棒周围，而且显著增强了石墨烯表面的电场强度，这有利于生物分子的高灵敏度检测。直接在石墨烯表面自组装金纳米棒的方法不仅对提高石墨烯折射率传感技术的灵敏度具有重要意义，而且也为其它类型光学传感技术的性能的提升提供了新的思路。