[發明專利]一種銀納米顆粒復合塊體鉍酸鹽玻璃材料及其制備方法有效
| 申請號： | 201310321406.5 | 申請日： | 2013-07-26 |
| 公開（公告）號： | CN103524037A | 公開（公告）日： | 2014-01-22 |
| 發明（設計）人： | 陳飛飛;成俊雯;戴世勛;譚瑞琴 | 申請（專利權）人： | 寧波大學 |
| 主分類號： | C03C3/12 | 分類號： | C03C3/12 |
| 代理公司： | 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226 | 代理人： | 謝瀟 |
| 地址： | 315211 浙*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 納米 顆粒 復合 塊體 鉍酸鹽 玻璃 材料 及其 制備 方法 | ||
技術領域
本發明涉及一種復合塊體玻璃材料，尤其是涉及一種銀納米顆粒復合塊體鉍酸鹽玻璃材料及其制備方法。
背景技術
表面等離子體共振（Surface?Plasmon?Resonance:SPR）是一種物理光學現象。它利用光在玻璃與金屬薄膜界面處發生全內反射時滲透到金屬薄膜內的消失波，引發金屬中的自由電子產生表面等離子體子，在入射角或波長為某一適當值的條件下，表面等離子體子與消失波的頻率和波數相等，二者將發生共振，入射光被吸收，使反射光能量急劇下降，在反射光譜上出現反射強度最低值，此即為共振峰。緊靠在金屬薄膜表面的介質折射率不同時，共振峰位置（共振角或共振波長）將不同。據此，可對待測物進行測定。共振的產生與入射光的波長和入射角、金屬薄膜的介電常數及介質的折射率有關。當介質不同時，共振角或共振波長將改變。因此，譜的改變將反映與金屬膜表面接觸的體系（介質）的變化。復合材料中的金屬納米顆粒由于具有表面等離子體共振性質，可使復合材料應用于生物傳感器、物理特性測量儀器、光波導偏轉器、表面非線性光學檢測、表面膜層特性研究等。
光在介質中的傳播是一個光與物質相互作用的過程，其作為一個動態的物理過程，主要可以分為以下兩部分：介質對光的響應以及介質的輻射過程。當介質對光的響應呈線性關系時，表現出的光學表征屬于線性光學的范疇，其中，介質對弱入射光所表現出來的反應主要有反射、折射、雙折射等，而且其相應強度和入射光的光強成正比，因此這時候光與介質并不會產生相互的能量轉換，進而使光在介質中滿足獨立傳輸并能被線性疊加。反之，當介質對入射光的響應呈現出非線性關系時，所產生的光學現象即屬于非線性光學的范疇。此時，光與物質之間能夠產生能量傳遞從而使新頻率的光產生，光獨立傳播以及線性疊加性將不再成立。因此，我們將這門研究光與物質相互作用過程中產生的有悖于傳統線性光學現象的學科統稱為非線性光學。在眾多的非線性光學問題中，三階非線性由于其在超快全光開關、全光波長轉換器和高速光時分復用等方面顯示出廣闊的應用前景而日益受到國內外研究者的關注與重視，而利用光學材料本身的三階非線性特性實現各種光學非線性效應對未來全光通信而言是很有吸引力的。
金屬納米顆粒在與光作用時會出現表面等離子體共振效應，這種效應會引起局域電場增強，可以使金屬納米材料具有大的非線性極化率及超快的響應速度。這種具有大的光學非線性和超快的響應的材料正是制備超快光電器件的關鍵。美國《等離子體》2011年出版的《單步法合成Bi包裹的球狀到六角形Ag納米顆粒及其在雙色Ag:Bi玻璃納米復合材料中的等離子性能研究》（Single-Step?Synthesis?and?Surface?Plasmons?of?Bismuth-Coated?Spherical?to?Hexagonal?Silver?Nanoparticles?in?Dichroic?Ag:Bismuth?Glass?Nanocomposites，Plasmonics(2011)6:457–467），以30K2O-40Bi2O3-30B2O3為基質玻璃，分別添加0、0.007、0.01、0.02、0.03和0.06質量百分比（wt%）的AgNO3，制備了銀納米顆粒摻雜鉍酸鹽玻璃復合塊體材料，該研究結果顯示，當AgNO3含量為0.007～0.01wt%時，在575nm處均有明顯的表面等離子體吸收峰，而當AgNO3含量增加到0.03wt%時，在780nm處有一較強的表面等離子體吸收峰，但這兩處的表面等離子體吸收峰強度仍然較弱，因此其表面等離子體效應也較弱，且作者并未分析該復合塊體材料的非線性效應。美國《材料研究公告》2010年出版的《觀察銀納米顆粒在AgCl摻雜Bi2O3-B2O3-SiO2三元系統玻璃中的表面等離子體共振及其三階非線性特性》（Observation?of?surface?plasmon?resonance?of?silver?particles?and?enhanced?third-order?optical?nonlinearities?in?AgCl?doped?Bi2O3-B2O3-SiO2ternary?glasses，Materials?Research?Bulletin(2010)45:1501-1505），以60Bi2O3-30B2O3-10SiO2為基質玻璃，分別添加0、0.2、0.6、1和5質量百分比（wt%）的AgCl，制備了銀納米顆粒摻雜鉍酸鹽玻璃復合塊體材料。研究結果顯示，僅當AgCl的含量摻雜到5wt%的高劑量時，在460～810nm處才表征出一個明顯的吸收峰，而該樣品在800nm下的三階非線性折射度γ值僅為5.46×10-17m2/W。
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