[發明專利]一種電場增強的三維螺旋結構基底

在審

• 申請號: 202010635642.4
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN113880042A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 汪萬林
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: B81B7/04
• 分類號: B81B7/04
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 李瑩

本發明公開了一種電場增強的三維螺旋結構基底，涉及等離子體響應技術領域。所述三維螺旋結構基底包括多個三維螺旋結構單元，所述三維螺旋結構單元服從以下關系：f(x,y,z)＝sinxcosy+sinycosz+sinzcosx＝t(?1.5≤t≤1.5)；其中，t調節所述三維螺旋結構單元的形貌。本發明提供的電場增強的三維螺旋結構基底，為三維螺旋結構單元組成，該三維螺旋結構單元為Gyroid結構，具有豐富多樣的表面和gap結構，從而具有較大的比表面積，可以與電磁波充分接觸，產生共振，進而產生高效的多樣的等離子體增強，而不是常見周期結構單一的增強。

技術領域

本發明涉及等離子體響應技術領域，尤其涉及一種電場增強的三維螺旋結構基底。

背景技術

表面等離子體是指金屬中的自由電子在電場作用下與光子之間作用而產生沿著金屬表面傳播的電磁波。它是一種表面電磁波，在金屬表面處場強最大，在垂直于金屬表面方向呈指數遞減，并且在電子和光波作用下激發產生。由于金屬表面強大的電場增強這種特殊的光學特性，因此受到了光子學、材料學、物理學等相關領域高度的重視。其強大的表面等離子體電場增強效應促進了納米光子學快速的發展和應用，目前已經在超衍射極限成像、高效太陽能電池、超高密度近場光存儲、納米光刻、高靈敏度生物傳感器、高分辨率近場光學顯微鏡等領域有所突出應用。

金屬微納結構可以激發其等離子體效應，從而實現電場增強。從增強材料的維度可以做如下區分：1，研究發現，金屬球之間的縫隙會有很強的等離子體增強效應，可以用于實現拉曼增強等性能。這種增強存在于兩個金屬球之間，而大規模精確控制球于球之間的微小距離是非常困難的。2，為了精確實現對于等離子體電場增強的控制，人們也用微結構制備方法研究了二維陣列金屬結構的等離子體共振。此兩種的優勢在于制備相對簡單，可以制作各種復雜結構，實現較好性能，其劣勢在于其增強熱點無法廣泛分布于三維空間，且樣品的滲透效果比較差。而三維結構其增強廣泛分布于結構之中，且對于液體滲透性好，但目前設計的三維結構比較簡單，導致熱點密度不夠，增強效果不好，而無法較好的應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種三維螺旋結構基底，利用三維螺旋結構來提高等離子體增強效應，增強電場。

為了解決上述問題，本發明提出以下技術方案：

一種電場增強的三維螺旋結構基底，所述三維螺旋結構基底包括多個三維螺旋結構單元，所述三維螺旋結構單元服從以下關系：

f(x,y,z)＝sinxcosy+sinycosz+sinzcosx＝t(-1.5≤t≤1.5)；

其中x＝2πX/a，y＝2πY/a，z＝2πZ/a；X、Y、Z∈(0，a)；a為所述三維螺旋結構單元的周期；t調節所述三維螺旋結構單元的形貌；a＝200-500納米；

所述三維螺旋結構基底的材質為貴金屬。

其進一步地技術方案為，所述三維螺旋結構基底的材質為金。

其進一步地技術方案為，所述三維螺旋結構基底的厚度為35-500微米。

其進一步地技術方案為，所述三維螺旋結構單元的占空比為50-80％。

其進一步地技術方案為，所述三維螺旋結構單元的周期a＝300-400納米。

其進一步地技術方案為，所述三維螺旋結構單元的周期a＝350納米。

其進一步地技術方案為，所述的電場增強的三維螺旋結構基底，由雙光子三維光刻機制得。

其進一步地技術方案為，所述的電場增強的三維螺旋結構基底，由雙光子三維光刻機采用fs脈沖激光束制得。

更進一步地，制備如上所述的電場增強的三維螺旋結構基底的方法，步驟如下：