[發明專利]可發射THz頻率的復合氧化物納米顆粒及其制備方法

有效

• 申請號: 202010225176.2
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111392780B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 陳宛莎
• 申請（專利權）人: 陳宛莎
• 主分類號: C01G49/06
• 分類號: C01G49/06;C01F17/224;C01F17/218;C01F17/212;C01F17/229;C01F17/235;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州科沃園專利代理有限公司 44416
• 代理人: 張帥

本發明屬于太赫茲脈沖納米材料技術領域，具體涉及一種可發射THz頻率的復合氧化物納米顆粒及其制備方法。氧化稀土金屬與氧化鐵分別與濃酸反應生成對應的膠體溶液，在經氨水凝膠系統超聲波非線性震動加工，在凝膠系統的交聯網格內產生氫氧化鐵為內核，外層包被氫氧化稀土金屬的復合納米顆粒，經煅燒后得氧化鐵為內核，外層包被氧化稀土金屬的復合氧化物納米顆粒。本發明提供的復合氧化物納米顆粒37℃下可以釋放THz頻率，具有優良的穩定性與磁性，常溫下可通過交變磁場的強度調控THz頻率釋放功率，廣泛應用于生物醫學領域。

技術領域

本發明屬于太赫茲脈沖納米材料技術領域，具體涉及一種可發射THz頻率的復合氧化物納米顆粒及其制備方法。

背景技術

太赫茲(THz)位于紅外和毫米波頻譜區域之間，通常介于100GHz至15THz之間，是目前探索最少但技術最具變革性的光譜區域之一。當今的內存/無線通信設備的千兆赫茲開關速度極限即將達到THz譜段，并且太赫茲脈沖技術擴展了常規的可見/紅外，安全篩查，藥物檢測，生物測定，DNA芯片的應用。新興的太赫茲技術，例如量子級聯激光器，超快非線性光學整流和光電導開關等，已經推動了各種太赫茲光譜、成像、傳感技術的發展，并為推動當今邏輯、存儲器、無線通信的千兆赫茲開關速度極限提供了前景，但是這些昂貴的太赫茲設備需要精密的激發源與復雜的電子電路維護工作，使太赫茲技術的應用受到限制。

目前太赫茲技術的主要挑戰之一是缺乏可以針對各種太赫茲脈沖光子能量進行定制的、寬帶且無間隙頻譜的高效緊湊的太赫茲發射器/檢測器。缺乏高效的光源和檢測器是使THz物理學成為整個電磁頻譜中研究最少的部分之一的原因。但是整個傳感和通信以及生命科學領域對于太赫茲脈沖發射材料的需求是大量的，對于大多數應用而言，一項關鍵挑戰是開發具有超凡穩定性和覆蓋整個THz區域的無間隙頻譜的超快周期THz脈沖發放材料。

鑭系氧化物作為遠紅外(太赫茲頻率)發射材料具有許多優點。鑭系元素，又稱稀土元素，鑭系元素的重要特征在于活躍的4f電子空間，鑭系離子4f電子可在7個4f軌道間任意分布，從而產生各種光譜項和能級，對未充滿f電子殼層的原子或離子可以觀察到譜線多達三萬條。因此，其可以發出紫外到紅外各種波長的電磁輻射，且吸收光譜譜線很窄，特異性強。鑭系元素離子具有豐富的亞穩態能級,可以吸收多個低能量的長波輻射，經多光子加和后產生能級躍遷，然后發出上轉換熒光。因此，其可以聚集能量，實現低能量激發。十分適合用于制作低溫型遠紅外材料，只需要較低的能量就能激發亞穩態，從而躍遷到更高的能級，當激發態以電磁輻射的方式躍遷到基態時，就可以向外輻射出太赫茲波。太赫茲(THz)頻率的轉換可以在4f狀態之間，也可以在4f與5d狀態之間，取決于周圍環境如何混合這些軌道。4f之間的過渡狀態具有相同的奇偶性，因此只允許偶極子以弱磁偶極躍遷，而電偶極躍遷則允許進入較高的5d態，這種電子能級的躍遷產生使得稀土元素具有豐富的太赫茲頻率發射的能力。稀土材料具有清晰的吸收和發射弱太赫茲頻率譜線的特征，并且已經有很多健康領域的應用。

最近，已經探索了太赫茲發射納米材料與相應的晶體，在這些方面，研究具有人工光、磁性的納米超材料可以滿足對新型非線性材料進行光整流的迫切需求，這些材料無需相位匹配限制THz光子。由于具有人工光、磁性的納米超材料光頻率的磁偶極子產生的共振非線性與結構的狹窄間隙區域中的外加局部電場增強共振并存的緣故，這允許具有人工光、磁性的納米超材料產生有效的寬帶THz輻射，并在未來廣泛應用于生命健康領域。