一种动态可调的超窄带手性复合纳米装置制造方法及图纸

本申请涉及手性装置领域，具体提供了一种动态可调的超窄带手性复合纳米装置，其特征在于，本发明专利技术装置从下至上依次包括：反射层、相变材料层、介质层，反射层、相变材料层、介质层的内部有贯穿孔结构，该贯穿孔结构贯穿上述反射层、相变材料层、介质层，贯穿孔结构具有手性。本发明专利技术装置的CD峰的半峰宽为0.12nm，本发明专利技术装置手性传感的精确度较高；CD峰的峰值可达0.61，本发明专利技术装置的灵敏度也较高；本发明专利技术能够通过改变相变材料层周围的温度，实现本装置手性的动态调控；本发明专利技术装置为微纳尺寸，符合器件微型化的趋势。件微型化的趋势。件微型化的趋势。

【技术实现步骤摘要】
一种动态可调的超窄带手性复合纳米装置


[0001]本申请涉及手性装置领域，具体而言，涉及一种动态可调的超窄带手性复合纳米装置。

技术介绍

[0002]手性结构指的是不能通过简单的平移或旋转而与其镜像重叠的结构。手性是自然界的基本属性，大到宇宙星系，小到蛋白质、DNA等均存在着手性现象。手性结构有其特殊的光学手性特性，手性介质的介电常数的实部和虚部具有不同的左旋圆偏光值和右旋圆偏光值，从而导致偏振光的相位(双折射)或强度(吸收)发生变化，进而产生圆二色性(CD)和非对称传输(AT)效应。CD是指的是手性结构的左旋圆偏振光与右旋圆偏振光下的透射率差值。CD的产生是由于电偶极子和磁耦极子的相互耦合。利用CD特性能够设计负折射材料、宽带圆偏振器件等，广泛应用于分析化学、生物传感等领域。
[0003]现有技术中，研究人员设计并研究了各种金属纳米结构，以增强局域电磁场，达到增强CD的效果。已经被证明的是，单层手性纳米结构CD响应较弱，3D纳米结构CD响应较强。例如单层手性纳米结构的CD强度为0.4，峰值带宽为20nm[Wei Wei,Shanshan Chen,Chang
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yin Ji,Shuqi Qiao,Honglian Guo,Shuai Feng,and Jiafang Li,"Ultra
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sensitive amplitude engineering and sign reversal of circular dichroism in quasi
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3D chiral nanostructures,"Opt.Express 29,33572
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33581(2021)]；双层手性纳米结构的CD强度为0.44，峰值带宽为100nm[Jianxia Qi,Mingdi Zhang,Yunguang Zhang,Qingyan Han,Wei Gao,Yongkai Wang,Runcai Miao,and Jun Dong,"Multiband circular dichroism from bilayer rotational F4 nanostructure arrays,"Appl.Opt.58,479
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484(2019)]；三层手性纳米结构的CD强度为0.4，峰值带宽为20nm[Ying Li,Yu Bai,Ziyan Zhang,Abuduwaili Abudukelimu,Yaqi Ren,Ikram Muhammad,Qi Li,and Zhongyue Zhang,"Enhanced circular dichroism of plasmonic chiral system due to indirect coupling of two unaligned nanorods with metal film,"Appl.Opt.60,6742
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6747(2021)]。螺旋纳米结构的CD强度为0.78，峰值带宽为100nm[Shuang Liang,Zebin Zhu,and Liyong Jiang,"Twist
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angle dependent circular dichroism and related mechanisms in closely stacked Archimedean planar metamaterials,"OSA Continuum 4,1326
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1338(2021)]。以上手性纳米结构中，较难实现CD响应的动态调控，其调控是通过改变结构尺寸进行的，因此，调控成本较高，适用性较差。同时，以上手性纳米结构产生的CD带宽较宽，导致手性传感的精确度较差；在可见光波段CD信号的增强较弱，这使手性传感的灵敏度较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种动态可调的超窄带手性复合纳米装置，以解决现有技术中产生CD信号带宽较宽、可见光波段CD信号的增强较弱
导致的手性装置灵敏度较差，以及难以动态调控CD信号，导致手性装置适用性较差的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本申请提供一种动态可调的超窄带手性复合纳米装置，装置从下至上依次包括：反射层、相变材料层、介质层。反射层、相变材料层、介质层的内部有贯穿孔结构，该贯穿孔结构贯穿反射层、相变材料层、介质层，且该贯穿孔结构具有手性。
[0007]进一步地，贯穿孔结构周期设置在上述反射层、相变材料层、介质层中。
[0008]更进一步地，上述周期为矩形周期排布，一个周期的长度和宽度均为350nm
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400nm。
[0009]更进一步地，反射层由折射率不同的两种材料从下至上依次交替排布组成，形成布拉格反射结构。
[0010]更进一步地，布拉格反射结构中较高折射率材料的厚度为40nm
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47nm，较低折射率材料的厚度100nm
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125nm。
[0011]更进一步地，交替排布的结构中交替次数为4
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6。
[0012]更进一步地，交替排布结构中设有与交替排布的两种材料的折射率不同的另一种材料，该材料为透明材料，具体地，可以为有机玻璃，形成非对称布拉格反射结构，所加材料的厚度为100nm
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125nm。
[0013]更进一步地，相变材料层和介质层之间设有半导体层。
[0014]更进一步地，半导体层的材料为二硫化物，具体地，半导体层的材料为MoS2和/或WS2，其厚度约为0.6nm。
[0015]更进一步地，介质层的厚度为440nm
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470nm。
[0016]更进一步地，相变材料层的材料为二氧化钒或碲锑锗。
[0017]可选地，贯穿手性孔的形状为T形。
[0018]可选地，贯穿手性孔的形状为L形。
[0019]可选地，贯穿手性孔的形状为L形和圆形的组合。
[0020]应用时，上述任意一动态可调的超窄带手性复合纳米装置均还包括光源、温度控制装置、光探测器。温度控制装置设置在本专利技术装置中相变材料层的外部，用于改变相变材料层的温度。待测手性分子溶液和手性分子气体填充在本专利技术装置的贯穿孔结构中。光探测器用于对本专利技术装置出射光的检测。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0022](1)应用时，圆偏振光照射在介质层表面，介质层上的贯穿孔结构使得介质层具有手性，这样介质层与圆偏振光高效耦合，进而将圆偏振光耦合进整个装置。本专利技术装置得到的CD信号的半峰宽约为0.12nm，这窄于现有技术中所公布的半峰宽数值。因此，本专利技术装置的精确度较高；CD峰的峰值可达0.61，本专利技术装置的灵敏度也较高。
[0023](2)本专利技术装置中，相变材料层的材料为高折射率的相变材料。在光场作用下，相变材料层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态可调的超窄带手性复合纳米装置，其特征在于，所述装置从下至上依次包括：反射层、相变材料层、介质层，所述反射层、相变材料层、介质层的内部有贯穿孔结构，所述贯穿孔结构贯穿所述反射层、相变材料层、介质层，所述贯穿孔结构具有手性。2.根据权利要求1所述的动态可调的超窄带手性复合纳米装置，其特征在于，所述贯穿孔结构周期设置在所述反射层、相变材料层、介质层中。3.根据权利要求2所述的动态可调的超窄带手性复合纳米装置，其特征在于，所述反射层由折射率不同的两种材料从下至上依次交替排布组成。4.根据权利要求3所述的动态可调的超窄带手性复合纳米装置，其特征在于，所述交替排布的结构中交替次数为4
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6。5.根据权利要求4所述的动态可调的超窄带手...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇凯，李知多，董军，朱礼鹏，郑益朋，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：