[發明專利]一種基于三維納米銀樹枝狀結構的可見光頻段左手超材料的制備方法

無效

• 申請號: 200810236473.6
• 申請日: 2008-12-25
• 公開（公告）號: CN101759374A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 趙曉鵬;趙煒
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C03C17/34
• 分類號: C03C17/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種可見光頻段左手超材料的制備方法，特別涉及一種基于三維納米銀樹枝 狀結構的可見光頻段左手超材料的制備方法。

背景技術

左手超材料(Left-handed?metamaterials，LHMs)是一種介電常數(ε)和磁導率(μ)同 時為負的人工周期性結構材料，由于在其中傳播的電磁波的相速度和群速度方向相反，因而 表現出一系列反常的電磁特性，如反常Doppler效應、反常Cherenkov輻射、負折射效應和完 美透鏡效應等，在無線電通信、超敏感傳感器等領域有重要的應用價值。現階段左手超材料 的研究向多方向發展，但與其他頻段相比，可見光頻段左手材料由于可以突破衍射極限而在 光學顯微成像、光子集成電路、光學印刷術、數據存儲等方面具有很大實際意義，促使更多 的研究集中在可見光頻段左手超材料的制備和應用上。

根據現有關于左手超材料的理論，左手超材料結構單元的尺寸應該小于光波長，所以， 對可見光頻段左手超材料來說，其制備存在很大的困難。目前，該領域的研究者們均采用周 期性金屬納米結構實現可見光頻段左手效應，這種結構的制備大多采用“自上而下 (top-down)”的物理刻蝕技術。這種方法需要昂貴的設備，制備過程復雜，制備難度大， 極大地限制了可見光頻段左手超材料的廣泛研究和應用。所以，尋求工藝簡單、成本低廉的 方法大批量、大面積制備可見光頻段左手超材料成為對其進行研究及應用的關鍵。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于三維納米銀樹枝狀結構的可見光頻段左手超材料及其制備 方法。

該左手超材料在可見光頻段具有較強的透射通帶，并且具有明顯的平板聚焦效應。

其制備是利用抗壞血酸較溫和的還原特性，以納米銀顆粒為晶種，在水溶液中以樹枝形 聚合物聚酰胺-胺(3.0G?PAMAM)為模板還原硝酸銀，再通過納米自組裝制備三維納米銀樹 枝狀結構，同時對合成的三維納米銀樹枝結構用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)進行保護以防止團 聚和保持樹枝狀形貌，然后在真空條件下通過自組裝將其以單層形式排列在玻璃基底上，接 著在三維納米銀樹枝狀結構單層表面涂覆聚乙烯醇(PVA)薄膜，然后與一片ITO導電玻璃 組裝成復合結構左手超材料。本制備路線簡單易行，適合大批量、大面積制備可見光頻段左 手超材料，是一種極具實用價值的制備方法。

本發明中的三維納米銀樹枝狀結構的制備采用納米自組裝法，通過調節模板劑的濃度、 還原劑的濃度、還原時間的長短、體系的溫度可以獲得結構單元直徑為300nm-500nm的三維 納米銀樹枝狀結構。

普通載玻片處理后，將制得的三維納米銀樹枝狀結構溶膠滴涂在其上，控制真空度、溫 度、組裝時間，使三維納米銀樹枝狀結構在玻璃基底上組裝成無序的單層?？刂埔陨蠗l件， 可以控制三維納米銀樹枝狀結構在基底上的分布密度、形貌。

PVA薄膜的制備采用滴涂法，通過控制涂液(PVA超純水溶液)的濃度和滴涂后干燥速 度，可控制涂覆在銀樹枝狀結構表面PVA薄膜的厚度。

復合結構左手超材料的組裝，是以涂覆PVA薄膜的銀樹枝狀結構樣品與導電玻璃相對緊 密疊合，然后用塑料膠帶將疊合樣品的兩端緊密纏繞。該左手超材料在可見光頻段具有較強 的左手透射通帶，并且具有明顯的平板聚焦效應。

附圖說明

圖1三維納米銀樹枝狀結構制備過程示意圖

圖2500nm三維納米銀樹枝狀結構溶膠實物照片

圖3A在玻璃片上組裝的納米銀樹枝狀結構單層掃描電鏡照片

B一個納米銀樹枝結構單元的掃描電鏡放大照片

圖4納米銀樹枝狀結構單層組裝過程及復合結構左手超材料制備示意圖

圖5復合結構左手超材料實物照片

圖6?A?500nm銀樹枝狀結構復合結構左手超材料的可見光透射圖譜

B?500nm銀樹枝狀結構復合結構左手超材料的平面聚焦圖譜

圖7?A?300nm銀樹枝狀結構復合結構左手超材料的可見光透射圖譜

B?300nm銀樹枝狀結構復合結構左手超材料的平面聚焦圖譜

具體實施方式