一种光耦合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种光耦合材料，包括衬底和设置在所述衬底表面的纳米线交叉耦合层，所述纳米线交叉耦合层包括核‑壳量子点掺杂聚合物纳米线和与所述核‑壳量子点掺杂聚合物纳米线相接触的金属纳米线。本发明专利技术提供的所述光耦合材料中，金属纳米线的等离激元可以被来自核‑壳量子点掺杂聚合物纳米线的光致发光信号有效的激发，进而提高光耦合材料的耦合性能。本发明专利技术还提供了所述光耦合材料的制备方法，该方法将金属纳米线与核‑壳量子点掺杂聚合物纳米线组装成交叉结构，实现了光耦合，既经济又高效。

A kind of optical coupling material and its preparation and Application

The present invention provides an optical coupling material, including a substrate and a cross coupling layer of nanowires set on the surface of the substrate. The nanowire cross coupling layer includes a polymer nanowire doped with a nuclear shell quantum dot and a metal nanowire connected to the nuclear nanodot doped polymer nanowires. In the light coupled material provided by the present invention, the equal ionization element of the metal nanowires can be effectively excited by the photoluminescence signal from the nuclear shell quantum dots doped polymer nanowires, and thus the coupling performance of the optical coupling material can be improved. The invention also provides the preparation method of the optical coupling material, which assembles the metal nanowires with the polymer nanowires of the nuclear shell quantum dots, and realizes the optical coupling, which is both economical and efficient.

【技术实现步骤摘要】
一种光耦合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及光耦合
，尤其涉及一种能够激发等离激元的光耦合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
目前，金属纳米线由于其表面等离激元光波导既能将光场限制在亚波长尺度又能低损耗的传导，其作为光耦合材料得到了广泛的应用。但是，现有技术中的金属纳米线光耦合材料的微小尺寸使得光很难进入金属纳米线中进行耦合，进而导致其光耦合性能不佳，在实际应用中具有局限性。为了解决上述难题，现有技术公开了很多方案，例如：利用棱镜的全内反射来补偿光子和等离激元之间的动量差；聚焦激光至金属纳米线末端或聚焦到金属纳米线表面粘附有纳米颗粒处进行局域激发；位于金属纳米线近场的纳米激射器激发传播等离激元，这是因为偶极近场足够大的动量分量可以匹配传播等离激元的动量。由此可知，上述方案均是通过改变耦合方法来解决光难以进入金属纳米线中进行耦合的问题。现有技术中并没有关于对光耦合材料本身进行改进以实现光与金属纳米线耦合的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够有效耦合光进入金属纳米线产生等离激元并提高光耦合性能的光耦合材料及其制备方法和应用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种光耦合材料，包括衬底和设置在所述衬底表面的纳米线交叉耦合层，所述纳米线交叉耦合层包括核-壳量子点掺杂聚合物纳米线和与所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线相接触的金属纳米线。优选的，所述金属纳米线为银纳米线、金纳米线、铜纳米线或铝纳米线。优选的，所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线中核-壳量子点的物质的量与聚合物的质量比为(0.1～1.75)μmol：(400～600)mg。优选的，所述核-壳量子点为Cd@ZnS核-壳量子点、CdSe@ZnS核-壳量子点、Ag2S@CdS核壳量子点、CdTe@CdS核壳量子点和CuInS2@ZnS核壳量子点中的一种或几种。优选的，所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线中的聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇和聚碳酸酯中的一种或几种。优选的，所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线的直径为600～1200nm；所述金属纳米线的直径为300～850nm。优选的，所述衬底的折射率为1.37～1.42。本专利技术还提供了所述光耦合材料的制备方法，包括以下步骤：将核-壳量子点溶液与聚合物溶液混合，得到混合液；将玻璃光纤锥的尖端浸入所述混合液中，提拉所述玻璃光纤锥，得到核-壳量子点掺杂聚合物纳米线；将所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线放置在衬底表面，在放置有核-壳量子点掺杂聚合物纳米线的衬底表面涂覆金属纳米线悬浮液，将所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线与金属纳米线相接触，得到光耦合材料。优选的，所述聚合物溶液的浓度为555～1250g/L；所述核-壳量子点溶液的浓度为4～5μmol/L。本专利技术还提供了所述的光耦合材料在微纳尺度光互连中的应用。本专利技术提供了一种光耦合材料，包括衬底和设置在所述衬底表面的纳米线交叉耦合层，所述纳米线交叉耦合层包括核-壳量子点掺杂聚合物纳米线和与所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线相接触的金属纳米线。本专利技术提供的所述光耦合材料中，将金属纳米线与核-壳量子点掺杂聚合物纳米线相接触，核-壳量子点掺杂聚合物纳米线在光照激发下可以实现光致发光，既可以作为光发射源又可以作为纳米光波导，将光致发光信号同时分配到与核-壳量子点掺杂聚合物纳米线相接触的多根金属纳米线上；金属纳米线的等离激元可以被来自核-壳量子点掺杂聚合物纳米线的光致发光信号有效的激发，进而提高光耦合材料的耦合性能。本专利技术还提供了所述光耦合材料的制备方法，该方法将金属纳米线与核-壳量子点掺杂聚合物纳米线组装成交叉结构，实现了光耦合，既经济又高效。附图说明图1为实施例1制备得到的核-壳量子点掺杂聚合物纳米线的TEM图；图2为实施例1中银纳米线的SEM图；图3为实施例1中设置在衬底表面的纳米线交叉耦合层的SEM图；图4为实施例1制备得到的光耦合材料的等离激元被光学激发的显微镜图片。具体实施方式本专利技术提供了一种光耦合材料，包括衬底和设置在所述衬底表面的纳米线交叉耦合层，所述纳米线交叉耦合层包括核-壳量子点掺杂聚合物纳米线和与所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线相接触的金属纳米线。在本专利技术中，如果特殊说明，所有的原料均为本领域技术人员所熟知的市售产品。本专利技术所述光耦合材料包括衬底；在本专利技术中，所述衬底的折射率优选为1.37～1.42，更优选为1.38～1.41，最优选为1.39～1.40。在本专利技术实施例中可以具体选择为二氟化镁衬底或二氧化硅衬底。本专利技术所述光耦合材料还包括设置在所述衬底表面的纳米线交叉耦合层，在本专利技术中所述纳米线交叉耦合层包括核-壳量子点掺杂聚合物纳米线和与所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线相接触的金属纳米线。在本专利技术中，所述金属纳米线优选为银纳米线、金纳米线、铜纳米线或铝纳米线。在本专利技术实施例中金属纳米线可以具体选择为银纳米线或铜纳米线。在本专利技术中，所述金属纳米线的直径优选为300～850nm，更优选为400～700nm，最优选为500～600nm。在本专利技术中，所述金属纳米线的长度优选为2～30μm，更优选为5～25μm，最优选为10～20μm。在本专利技术中，所述金属纳米线优选利用本领域技术人员所熟知的化学合成制备得到。在本专利技术中，所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线中核-壳量子点优选为Cd@ZnS核-壳量子点、CdSe@ZnS核-壳量子点、Ag2S@CdS核-壳量子点、CdTe@CdS核-壳量子点和CuInS2@ZnS核壳量子点中的一种或几种。在本专利技术中，当所述核-壳量子点为上述具体选择中的两种以上时，对各物质的比例没有特殊的限定，可按任意进行掺杂；在本专利技术实施例中核-壳量子点可以具体选择为Cd@ZnS核-壳量子点、CdTe@CdS核-壳量子点或CdSe@ZnS核-壳量子点。在本专利技术中，所述核-壳量子点优选利用本领域技术人员所熟知的制备核-壳量子点的方法制备得到。在本专利技术中，所述核-壳量子点的直径优选为1～10nm，更优选为3～8nm，最优选为4～5nm。在本专利技术中，所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线中聚合物优选为聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇和聚碳酸酯中的一种或几种。在本专利技术中，当所述聚合物为上述具体选择中的两种以上时，对各物质的比例没有特殊的限定，可按任意比例进行混合；在本专利技术实施例中聚合物可以具体选择为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或聚丙烯酸甲酯。在本专利技术中，所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线的直径优选为600～1200nm，更优选为700～1000nm，最优选为800～900nm。在本专利技术中，所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线的长度优选为1μm～1000μm，更优选为10～800μm，最优选为100～500μm。在本专利技术中，所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线中核-壳量子点的物质的量与聚合物的质量比优选为(0.1～1.75)μmol：(400～600)mg，更优选为(0.5～1.5)μmol：(450～550)mg，最优选为(0.8～1.2)μmol：(480～520)mg。本专利技术还提供了所述光耦合材料的制备方法，包括以下步骤：将核-壳量子点溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光耦合材料，包括衬底和设置在所述衬底表面的纳米线交叉耦合层，所述纳米线交叉耦合层包括核‑壳量子点掺杂聚合物纳米线和与所述核‑壳量子点掺杂聚合物纳米线相接触的金属纳米线。

【技术特征摘要】
1.一种光耦合材料，包括衬底和设置在所述衬底表面的纳米线交叉耦合层，所述纳米线交叉耦合层包括核-壳量子点掺杂聚合物纳米线和与所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线相接触的金属纳米线。2.如权利要求1所述的光耦合材料，其特征在于：所述金属纳米线为银纳米线、金纳米线、铜纳米线或铝纳米线。3.如权利要求1所述的光耦合材料，其特征在于：所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线中核-壳量子点的物质的量与聚合物的质量比为(0.1～1.75)μmol：(400～600)mg。4.如权利要求1或3所述的光耦合材料，其特征在于：所述核-壳量子点为Cd@ZnS核-壳量子点、CdSe@ZnS核-壳量子点、Ag2S@CdS核壳量子点、CdTe@CdS核壳量子点和CuInS2@ZnS核壳量子点中的一种或几种。5.如权利要求1或3所述的光耦合材料，其特征在于：所述核-壳量子点掺杂聚合物纳米线中的聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇和聚碳酸酯中的一种或几种。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨先光，李宝军，李宇超，许海燕，唐恝，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44