[發明專利]一種基于銀納米顆粒-J聚體染料等離子體微腔的制備方法

有效

• 申請號: 202011543766.6
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112692277B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 李芳;何志聰;劉亞輝;許鋮
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B22F1/16
• 分類號: B22F1/16;C23C16/06;C23C16/44
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李丹

本發明公開了一種基于銀納米顆粒?J聚體染料等離子體微腔的制備方法，所述基于銀納米顆粒?J聚體染料等離子體微腔由貴金屬納米顆粒薄膜層、貴金屬納米顆粒以及吸附在所述貴金屬納米粒子上的J?聚體染料層構成，所述貴金屬納米顆粒薄膜層，包括基底和覆蓋層，所述基底為氧化無機物，所述的覆蓋層表面均勻設置有貴金屬納米顆粒堆積形成的薄層；所述貴金屬納米顆粒薄膜層和貴金屬納米顆粒上吸附有J?聚體染料層。該等離子體微腔結構的耦合強度大、制備過程簡單、分子覆蓋率高。

技術領域

本發明涉及等離子體微腔結構的技術領域，尤其涉及一種基于銀納米顆粒-J聚體染料等離子體微腔的制備方法。

背景技術

貴金屬納米材料具有特殊的局域表面等離子體共振(LSPR)性質，使得當顆粒參與能量轉移后，供受體之間的關系不再是簡單的偶極-偶極作用，而是呈現出金屬-偶極的相互作用。此外，因為表面等離子體共振的存在，共振過程中周圍的電磁場能發生改變，能帶效應的影響使納米顆粒的亮色顯示增強，吸收系數也隨之增大，此外，形狀的各向異性也讓等離子體共振吸收成為可能。正是基于這些性質，使得其在藥物制備、生物成像、醫學傳感器、生物探針等領域應用前景廣闊。

等離子體共振激元指的是貴金屬納米顆粒受到光照后表現出的電子集體震蕩，近似于一個限制光子運動的光腔，它是一種電荷密度波。當光子與物質激發間的能量交換速率比兩個子系統的退相干速率快時，會產生一種特殊的光與物質的相互作用的情況，即強耦合。此狀態下，激子吸收光子的能量不會馬上被消耗，而是在光學腔與激子之間弛豫震蕩，最終導致混合態出現兩個激發態能級，對應混合體系光譜的散射峰發生劈裂，這種物理現象稱為拉比劈裂。拉比劈裂的分子能級示意圖如圖1所示。

等離子體激元激子復合結構呈現出半激光半物質的屬性，正是基于這種特性，將光子耦合成為表面等離子體激元，并限制在納米尺度的金屬表面，極大壓縮了電磁場在空間的分布。另一方面，J聚體染料通過由光子吸收產生電中性電子/空穴對支撐激子態，展現出極強的非線性光學行為，可以用來產生光子和晶體管效應的激發源。

正是由于上述諸多的應用價值，近年來很多團隊都致力于構建貴金屬納米顆粒-J聚體染料等離子微腔結構的研究。關于銀納米二聚體-J聚體構建等離子體微腔已有報道(Physica?B:Condensed?Matter,2019,569:40),但是這種結構的缺陷在于需要改變背景折射率進而達到調節共振能量體系能量變化的目的，并且該過程是通過仿真軟件模擬得到，并未進行實驗認證。

也有課題組利用銀納米棒作為等離子體激元和激子混合進行強耦合作用的研究(Scientific?Reports,2013,3:03074)。一般情況下，人們認為耦合強度與模式體積和光腔的品質因子相關，但是在大量激子存在的條件下，耦合強度大小與分子覆蓋率有關。由于銀納米棒自身的等離子體場的局與特性，使得其分子覆蓋率不高，限制了該雜化結構的耦合強度。

因此，開發一種耦合強度大、制備過程簡單、分子覆蓋率高的等離子體微腔結構對于本領域具有重要意義。

發明內容

基于以上現有技術的不足，本發明所解決的技術問題在于提供一種處理效果好的基于銀納米顆粒-J聚體染料等離子體微腔的制備方法，該等離子體微腔結構的耦合強度大、制備過程簡單、分子覆蓋率高。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于銀納米顆粒-J聚體染料等離子體微腔，所述基于銀納米顆粒-J聚體染料等離子體微腔由貴金屬納米顆粒薄膜層、貴金屬納米顆粒以及吸附在所述貴金屬納米粒子上的J-聚體染料層構成，所述貴金屬納米顆粒薄膜層，包括基底和覆蓋層，所述基底為氧化無機物，所述的覆蓋層表面均勻設置有貴金屬納米顆粒堆積形成的薄層；所述貴金屬納米顆粒薄膜層和貴金屬納米顆粒上吸附有J-聚體染料層。

作為上述技術方案的優選，本發明提供的基于銀納米顆粒-J聚體染料等離子體微腔進一步包括下列技術特征的部分或全部：

作為上述技術方案的改進，所述氧化無機物為二氧化硅。