[發明專利]一種基于拓撲絕緣體光電效應的手性分子探測器

在審

• 申請號: 202210127459.2
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114486751A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 邵雅斌;陳晨;邵文成;賈煬;吳桐;馮恒利;劉佳;于海龍
• 申請（專利權）人: 浙江樹人學院（浙江樹人大學）
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21
• 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: 許攀

本發明涉及手性分子探測技術領域，具體涉及一種基于拓撲絕緣體光電效應的手性分子探測器，包括柵極、絕緣層、拓撲絕緣體層、源極、漏極，柵極置于絕緣層的底部，拓撲絕緣體層置于絕緣層上，源極和漏極置于拓撲絕緣體層上；應用時，手性分子置于拓撲絕緣體層上源極和漏極之間，同時應用圓偏振光照射手性分子。不同圓偏振光照射時，手性分子與拓撲絕緣體層之間的異質結不同，從而改變了拓撲絕緣體層的導電特性，通過拓撲絕緣體層導電特性的變化實現手性分子手性探測。本發明，不需要應用光譜儀等設備，成本低，在手性分子探測方面具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及手性分子探測技術領域，具體涉及一種基于拓撲絕緣體光電效應的手性分子探測器。

背景技術

手性分子的定性和定量檢測，在分析科學、化學生物學、藥物和農藥等領域具有重要意義。但是傳統的光譜法和色譜法由于普適性不高、操作難度大以及設備昂貴等原因，在手性分子檢測領域受到很大的限制。

基于光學原理的手性分子的手性或圓二色性，具有探測靈敏度高的優點。例如，發明專利CN109387481A提供了一種檢測圓二色性的裝置與方法，使波長在可見光區的激光經過調制成為左圓偏振光和右圓偏振光，使調制好的手性光透過具有超分辨成像能力的透明微球照射到手性分子膜上，透明微球對光的聚焦能力使手性分子對左圓偏振光和右圓偏振光的吸收差異增大進而被鎖相放大器檢測，從而達到降低圓二色譜的檢測限的目的，同時利用透明微球的超分辨能力來識別相鄰的手性分子團簇，能夠更有效的檢測手性物質。基于光學原理的另一個手性分子手性的探測思路是將手性分子在紫外波段的手性信號誘導至可見光或紅外波段，便于應用不同的光探測器進行探測，也就是誘導圓二色性。另外，金屬結構產生的超手性光場與手性分子作用，也會增強手性分子的圓二色性。例如發明專利CN110376134A公開了一種基于超手性光場的圓二色性增強裝置及檢測方法，垂直入射的圓偏振光被高效耦合進入金薄膜、氟化鎂納米圓柱和金納米圓柱所構成的光學諧振腔中，產生超手性光場，手性分子與超手性光場作用提高了手性分子的手性。基于光學原理的探測技術需要應用光譜儀，提高了檢測設備的成本。

因此，尋找新的手性響應性理論以及檢測技術仍然是一個挑戰。

發明內容

為解決以上問題，本發明提供了一種基于拓撲絕緣體光電效應的手性分子探測器，包括柵極、絕緣層、拓撲絕緣體層、源極、漏極，柵極置于絕緣層的底部，拓撲絕緣體層置于絕緣層上，源極和漏極置于拓撲絕緣體層上；應用時，手性分子置于拓撲絕緣體層上源極和漏極之間，同時應用圓偏振光照射手性分子。手性分子與拓撲絕緣體材料之間形成異質結，不同圓偏振光與上述異質結的作用不同，從而不同程度地改變上述異質結，從而造成拓撲絕緣體層導電特性的差異，通過拓撲絕緣體層導電特性的差異實現手性分子的手性探測。

更進一步地，柵極的材料為金或銦鎵合金，通過施加不同的柵壓調節上述異質結，從而調控手性分子/拓撲絕緣體材料對入射光的吸收，進而調節拓撲絕緣體層的導電特性。

更進一步地，源極和漏極的材料為金或銀或鉑。

更進一步地，絕緣層的材料為二氧化硅。絕緣層為絕緣材料，用以隔絕柵極和拓撲絕緣體層。

更進一步地，拓撲絕緣體層的材料為碲化鉍或硒化鉍或碲化銻。

更進一步地，拓撲絕緣體層表面設有凹槽，手性分子置于凹槽內，便于設置手性分子。

更進一步地，凹槽為圓形，以增強入射光與異質結的作用，更多地改變拓撲絕緣體層的導電特性。

更進一步地，凹槽為環形，在環形凹槽內形成強超手性場，以增強入射光與異質結的作用，從而更多地改變拓撲絕緣體層的導電特性。