[發(fā)明專(zhuān)利]一種平面金屬納米手性結(jié)構(gòu)、制備方法和AT效應(yīng)調(diào)控方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810354712.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108562958B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張中月;張永元;王菲;趙文靜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B5/00
• 分類(lèi)號(hào): G02B5/00;G02F1/01
• 代理公司: 西安智萃知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 61221
• 代理人: 趙雙

本發(fā)明涉及一種平面金屬納米手性結(jié)構(gòu)、制備方法和AT效應(yīng)調(diào)控方法，該結(jié)構(gòu)是由多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的納米單元上下、左右組合陣列而成的手性結(jié)構(gòu)；納米單元包括金屬納米棒和位于金屬納米棒一側(cè)的S形金屬納米結(jié)構(gòu)；S形金屬納米結(jié)構(gòu)具有手性特征；金屬納米棒為長(zhǎng)方體，其寬度和厚度分別與S形金屬納米結(jié)構(gòu)的寬度和厚度相等；金屬納米棒和S形金屬納米結(jié)構(gòu)之間有間距；金屬納米棒和S形金屬納米結(jié)構(gòu)均采用金材料。本發(fā)明結(jié)構(gòu)由金屬納米棒和S形金屬納米結(jié)構(gòu)兩個(gè)單獨(dú)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)組合而成，能夠在圓偏振光垂直照射下產(chǎn)生高效直入射非對(duì)稱(chēng)傳輸。此外，通過(guò)調(diào)節(jié)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)現(xiàn)可預(yù)測(cè)的非對(duì)稱(chēng)傳輸頻帶光譜調(diào)整，對(duì)AT信號(hào)的強(qiáng)弱和峰值波段進(jìn)行調(diào)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁波偏振態(tài)調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)高效直入射非對(duì)稱(chēng)傳輸?shù)钠矫娼饘偌{米手性結(jié)構(gòu)及其制備方法和AT效應(yīng)調(diào)控方法。

背景技術(shù)

非對(duì)稱(chēng)傳輸(AsymmetricTransmission, AT)是指入射的電磁波分別從傳輸介質(zhì)的兩側(cè)入射時(shí)表現(xiàn)出不同的傳輸性能，其傳輸性能包括透射、吸收、反射、偏振轉(zhuǎn)換等。本文采用直入射不同偏振態(tài)的圓偏振光透射描述非對(duì)稱(chēng)傳輸信號(hào)，用公式表示即。下角標(biāo)“+”（“-”）代表右（左）旋；下角標(biāo)“-+”（“+-”）代表右（左）旋圓偏振光入射，右（左）旋圓偏振光出射。在集成光路、通訊、現(xiàn)代軍事等領(lǐng)域中，很多基礎(chǔ)的元器件，如天線罩以及電磁波隔離器等，都基于某種非對(duì)稱(chēng)傳輸?shù)奶匦赃M(jìn)行工作。隨著微波以及光通訊等領(lǐng)域的高速發(fā)展，對(duì)具有非對(duì)稱(chēng)傳輸性能的電磁器件的需求越來(lái)越大。因此，設(shè)計(jì)和研制各種不同類(lèi)型的非對(duì)稱(chēng)傳輸器件的，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

手性是自然界普遍的一種現(xiàn)象，在生命化學(xué)等科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域廣泛存在。手性是指，一個(gè)結(jié)構(gòu)與其鏡像不能完全重合的性質(zhì)，就如同左右手呈鏡像對(duì)稱(chēng)卻不重合，手性與其鏡像成為手性對(duì)映體，二者在藥力、毒性等化學(xué)性質(zhì)存在著一定的差異，因此，手性對(duì)映體的識(shí)別和量化對(duì)于生命科學(xué)和藥物化學(xué)研究以及人類(lèi)健康具有十分重要的意義。

等離激元是指入射光在金屬表面激發(fā)出的自由電子集群振蕩，能夠?qū)崿F(xiàn)電場(chǎng)增強(qiáng)，提高許多光學(xué)過(guò)程的效率，人工的等離激元結(jié)構(gòu)具有很多奇特的電磁性能，在表面增強(qiáng)光譜、生物傳感等方面有著廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，等離激元手性金屬材料及其AT性能，已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的研究課題，取得了一定研究成果。由于手性等離激元材料特殊的幾何結(jié)構(gòu)，即本身結(jié)構(gòu)的非鏡像對(duì)稱(chēng)性，其LSPR的強(qiáng)偶極矩與外部光場(chǎng)的相互作用下產(chǎn)生了非常強(qiáng)的手性響應(yīng)，相反方向傳播的電磁波通過(guò)后，其傳輸性能不同。

2006年，F(xiàn)edotov等在平面手性等離激元結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了圓偏振光的AT現(xiàn)象。此后，利用手性等離激元結(jié)構(gòu)的這一性質(zhì)，產(chǎn)生了許多三維手性納米結(jié)構(gòu)，如金屬螺旋納米結(jié)構(gòu)，層狀手性等離激元納米結(jié)構(gòu)和類(lèi)二極管三層手性等離激元納米結(jié)構(gòu)等。通過(guò)自下而上和自上而下的制造技術(shù)制備螺旋或多層手性納米結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，難于操作。

與現(xiàn)有技術(shù)中的三維手性納米結(jié)構(gòu)相比，平面手性納米結(jié)構(gòu)更容易制造。因此，具有AT效應(yīng)的平面金屬納米結(jié)構(gòu)已引起研究人員更多的關(guān)注，如G形結(jié)構(gòu)，非對(duì)稱(chēng)雙開(kāi)口諧振環(huán)和手性魚(yú)鱗結(jié)構(gòu)等。雖然現(xiàn)有技術(shù)中也有單層結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)圓偏振光、線偏振光的非對(duì)稱(chēng)傳輸效應(yīng)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制備圖形的過(guò)程復(fù)雜，效率低；此外，對(duì)于直入射圓偏振光，大多數(shù)的平面手性納米結(jié)構(gòu)的AT效應(yīng)信號(hào)弱，限制了AT效應(yīng)的應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)一種能夠獲得較大AT效應(yīng)的新穎結(jié)構(gòu)是非常有意義的。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的實(shí)現(xiàn)圓偏振光、線偏振光的非對(duì)稱(chēng)傳輸效應(yīng)的單層結(jié)構(gòu)信號(hào)弱、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制備效率低的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高效直入射非對(duì)稱(chēng)傳輸?shù)钠矫娼饘偌{米手性結(jié)構(gòu)及其制備方法和AT效應(yīng)調(diào)控方法，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備過(guò)程效率高，且能夠產(chǎn)生高效直入射非對(duì)稱(chēng)傳輸，信號(hào)易于探測(cè)。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種平面金屬納米手性結(jié)構(gòu)，由多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的金納米單元上下、左右組合構(gòu)成的手性結(jié)構(gòu)；