[發明專利]一種實現圓二色性的微納金屬結構及其應用

有效

• 申請號: 201910348991.5
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110082385B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 景志敏;張中月
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16;G02B27/28
• 代理公司: 重慶萃智邦成專利代理事務所(普通合伙) 50231
• 代理人: 竺棟

本發明涉及微納光學技術領域，具體涉及一種實現圓二色性的微納金屬結構及其應用，通過調節豎體Ⅰ與豎體Ⅱ之間的間距g實現對發明微納金屬結構的圓二色性進行動態調節，利用豎體Ⅰ與豎體Ⅱ之間的間距g的大小改變微納金屬結構兩個L形結構之間的耦合程度，從而實現對圓二色性的動態調節，傳統圓二色性調節主要是通過在高度方向上的耦合方式來實現，結構制備復雜，對實驗條件和檢測儀器的要求也特別高，而本發明的實現圓二色性的微納金屬結構調節圓二色性信號的操作簡單方便，易于實現，為平面圓二色性信號的動態調節提供了一種新的思路。

技術領域

本發明屬于微納光子學技術領域，具體涉及一種實現圓二色性的微納金屬結構及其應用。

背景技術

手性是指其自身不能與鏡像完全重合的性質，其中手性物質與其鏡像互稱為手性對應體。自然界中很多物質的結構都具有手性，如蛋白質，DNA等。手性對生命的意義尤為重要，所以探測物質的手性成為眾多科研工作者研究的熱點。通常利用圓二色性(CircularDichroism,CD)來探測物質或結構的手性，CD可以定義為手性介質對于不同的圓偏振光的吸收率不同，其差值即為圓二色性。

由于生物分子等手性信號比較微弱，且通常位于近紫外波段，不便于探測，所以通過研究人造金屬手性結構的性質從而更加深入的了解手性的性質及產生圓二色性的本質變得十分重要。

傳統實現圓二色性的金屬手性結構大多采用三維結構，通常該類結構的每一層并不具備手性，但由于層與層之間存在旋轉角或相對位移，使得整個結構具備了手性。對于這種多層的手性結構一般都具備良好的圓二色性，但是由于其結構復雜，在實驗中一般都難以制備，實際生產制造難度更大。

單層手性結構也具備圓二色性，并且制備方法相對于雙層和多層結構都比較容易。而平面手性結構一般都很復雜，且其圓二色性均很難調節。

發明內容

為了解決現有技術中存在的平面手性結構的結構復雜，其圓二色性均調節困難的問題，本發明提供了一種實現圓二色性的微納金屬結構及其使用方法，利用簡單的雙L結構之間的間隙在左旋圓偏振光和右旋圓偏振光的照射情況下產生不同的磁偶極子，導致本發明微納金屬結構產生手性差異，從而得到明顯的圓二色性信號。通過調節雙L形結構之間的間隔g可以得到不同的圓二色性信號，從而實現動態調節圓二色性信號的目的。

本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種實現圓二色性的微納金屬結構，所述微納金屬結構由多個結構相同的周期單元平面連接而成；每個所述周期單元中包含有一個雙L形結構單元；每個所述結構單元包括橫體Ⅰ、橫體Ⅱ、豎體Ⅰ、豎體Ⅱ；所述橫體Ⅰ與所述豎體Ⅰ垂直連接；所述橫體Ⅱ與所述豎體Ⅱ垂直連接；所述橫體Ⅰ與所述橫體Ⅱ平行設置；所述豎體Ⅰ與所述豎體Ⅱ平行設置；所述橫體Ⅰ、橫體Ⅱ、豎體Ⅰ、豎體Ⅱ均由貴金屬材料Au制成。

進一步地，所述橫體Ⅰ和橫體Ⅱ結構相同，所述豎體Ⅰ和豎體Ⅱ結構相同；所述豎體Ⅰ的長度是所述橫體Ⅰ長度的4/3；所述橫體Ⅰ、橫體Ⅱ、豎體Ⅰ、豎體Ⅱ的寬度和厚度均相等。

進一步地，所述橫體Ⅰ和橫體Ⅱ的長度為a＝150nm；所述豎體Ⅰ和豎體Ⅱ的長度為b＝200nm；所述橫體Ⅰ、橫體Ⅱ、豎體Ⅰ、豎體Ⅱ的寬度為w＝40nm；厚度為h＝30nm。

進一步地，一種實現圓二色性的微納金屬結構的應用，包括以下步驟：

步驟1，調節豎體Ⅰ與豎體Ⅱ之間的間距g，測量并記錄不同間距g與其所對應的CD信號，使得豎體Ⅰ與豎體Ⅱ之間的間距g與CD信號一一對應，得到對應表；

步驟2，在第一溫度T₁下，在所述豎體Ⅰ和豎體Ⅱ之間填充熱膨脹材料，開啟光源與探測器，測量并記錄該溫度下的微納金屬結構的CD信號，并通過步驟1中得到的對應表確定該狀態下豎體Ⅰ與豎體Ⅱ之間的間距g₁；