[發明專利]線偏振非平面光波在硫族化物金屬多層核-殼體表面產生可調諧非梯度光學力的方法

有效

• 申請號: 201510431037.4
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN105137585B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 曹暾
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G02B21/32
• 分類號: G02B21/32;G21K1/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明涉及線偏振非平面光波在硫族化物金屬多層核-殼體表面產生可調諧非梯度光學力的方法，是一種利用線偏振非平面光波在硫族化物/金屬多層核-殼體表面產生可調諧非梯度光學力的方法，可應用于生物、醫學及納米操控等領域。

背景技術

對微小物體的光學捕獲和篩選一直是光學領域的研究熱點。光學梯度力在各種光學捕獲技術中扮演著重要的角色，例如通過光學梯度力實現的光鑷和光學捆綁等。然而，光學梯度力具有產生設備復雜、不可調諧和難以捕獲和篩選納米尺寸分子等缺點。2008年，Ward,T.J.等提出通過圓偏振光產生的光學梯度力可以捕獲和分離具有納米尺寸的手性分子。但是，圓偏振入射光仍然需要使用復雜的設備來產生，不利于系統的實際應用；且其捕獲和分離的納米分子必需具有手性結構，因此限制了其作用對象的范圍。所以，本發明提出在硫族化物/金屬多層核-殼體表面覆蓋納米尺寸分子，使其在線偏振非平面光波照射下在多層核-殼體周圍產生非梯度光學力；然后，利用硫族化物晶格結構隨外加光場、電場、溫度場、和壓力場改變而變化的特性，調諧多層核-殼體受到的非梯度光學力大小和方向，從而實現對附著在多層核-殼體表面的納米尺寸分子的捕獲和篩選，其中納米尺寸分子可以為非手性結構。

發明目的

本發明的目的在于克服了利用梯度光學力捕獲和篩選納米尺寸分子這一傳統方法中所具有的入射光源復雜(即入射光必需為圓偏振或橢圓偏振)、篩選對象局限(即納米尺寸分子必需具有手性結構)、由圓偏振或橢圓偏振光產生的梯度光學力不可調諧、以及難以捕獲納米尺寸非手性分子等不足，而提供一種具有系統簡單、操作方便、超靈敏、超快速、主動調諧等優點的由線偏振光產生的非梯度光學力捕獲和篩選非手性納米尺寸分子的方法，可用于生物，醫學以及納米操控等領域。

發明內容

本發明解決問題采用的技術方案如下：

一種線偏振非平面光波在硫族化物金屬多層核-殼體表面產生可調諧非梯度光學力的方法，在線偏振非平面光波垂直照射下，通過使硫族化物/金屬多層核-殼體偏離入射光軸(z軸)中心，破壞硫族化物/金屬多層核-殼體周圍的玻印亭矢量對稱分布，使多層核-殼體上的總玻印亭矢量不為零，產生非梯度光學力；且該總玻印亭矢量隨硫族化物的晶格結構的變化發生改變，進而改變總玻印亭矢量作用在多層核-殼體上的非梯度光學力的方向和大小，來調控多層核-殼體在入射光場中的運動軌跡，從而對附著在多層核-殼體表面的納米尺寸分子進行可調諧捕獲和篩選，其中多層核-殼體處于入射光束內，且偏離光束沿入射方向的中心對稱軸(z軸)的距離為l(0<l≤w(z))，w(z)為入射光束寬，隨z的變化發生改變(-∞<z<+∞)；多層核-殼體由金屬層、硫族化物層交替生長而成，層數為n層(n>1)，每層的厚度在1納米至1微米；多層核-殼體的外形可以是球體、橢球體、圓柱體、圓錐體等曲面幾何體或者棱柱、正方體、長方體等多面體，體積在1立方納米至1000立方微米；多層核-殼體中核與殼的中心可以重疊或分離。

所述的入射光，其特征在于，入射光為線偏振非平面波，類型包括高斯波、貝塞爾波、艾里波等；入射光垂直照射硫族化物/金屬多層核-殼體；頻率范圍為0.3μm～20μm；功率范圍為0.1mW/μm²～10mW/μm²。

所述的光源采用波長可調諧激光器、半導體連續或準連續激光、或者發光二極管。

所述的表面附有納米尺寸分子的硫族化物/金屬多層核-殼體，金屬層是Al、Ag、Au、Cu、Ni、Pt等。

所述的表面附有納米尺寸分子的硫族化物/金屬多層核-殼體，硫族化物層是GeTe，Ge₂Sb₂Te₅，Ge₁Sb₂Te₄，Ge₂Sb₂Te₄，Ge₃Sb₄Te₈，Ge₁₅Sb₈₅，Ag₅In₆Sb₅₉Te₃₀。

所述的表面附有納米尺寸分子的硫族化物/金屬多層核-殼體，納米尺寸分子可以具有非手性結構或手性結構，如抗原，抗體，酶，激素，胺類，肽類，氨基酸，維生素等。