一种基于表面晶格共振的光流控方法技术

本发明专利技术公开一种基于表面晶格共振的光流控方法，采用激发光照射表面晶格共振微流控系统，所述表面晶格共振微流控系统包括基底、超表面以及液体层，所述基底的表面设置有周期性微结构以构成超表面，在超表面上设置所述液体层；调整照射表面晶格共振微流控系统的激发光的波长和/或偏振态以诱导出不同的受控热对流。本发明专利技术所述的基于表面晶格共振的光流控方法通过调整激发光的波长和/或偏振态能够实现光热场的反转分布以及热对流的逆转分布，不需要任何光束偏转或非对称结构的结构元素的平移，通过调整激发光的波长和/或偏振态即可切换热源的位置，诱导温度的时空变化，从而实现热对流方向的控制。热对流方向的控制。热对流方向的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于表面晶格共振的光流控方法


[0001]本专利技术涉及微流控
，尤其涉及一种基于表面晶格共振的光流控方法。

技术介绍

[0002]近年来，在光流控研究领域，等离激元因其优异的近场局域增强、可突破光衍射极限特性、将光场束缚在亚波长尺度内、显著的光热响应等独特的性能引起越来越多的关注。利用等离激元光热效应产生的温度梯度特性，热能可以进一步转换为力、电等其他形式的能量，应用于光流控领域。
[0003]目前，基于等离激元共振的光流控从物理机制上主要分为三类：第一种是基于局域等离激元共振的光流控(Appl.Phys.Lett.2008,92,124108.)，第二种是基于表面等离极化激元共振的光流控(Nat.Commun.2013,4,7.)，然而这两种的等离激元结构的光吸收率、Q因子通常很低，导致其光热响应以及由此诱导的流体对流的流速低，从而阻碍了基于表面等离激元的光热和光流控结构的大规模应用；第三种是基于表面晶格共振的光流控(Adv.Opt.Mater.2022,2201066)，具有高光吸收率、高Q因子、窄线宽、高局域电场等优点。
[0004]但是，表面晶格共振结构的晶格参数会限制其工作波长，表面晶格共振结构的共振波长比较单一，光热和由其诱导的热对流分布比较固定，不能灵活操控光热分布以及热对流的流动方向，阻碍了基于表面晶格共振的光流控的实际应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种基于表面晶格共振的光流控方法，解决目前技术中的基于表面晶格共振的光流控由于表面晶格共振结构的共振波长单一，不能灵活操控光热分布以及热对流的流动方向的问题。
[0006]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案是：
[0007]一种基于表面晶格共振的光流控方法，采用激发光照射表面晶格共振微流控系统，所述表面晶格共振微流控系统包括基底、超表面以及液体层，所述基底的表面设置有周期性微结构以构成超表面，在超表面上设置所述液体层；
[0008]调整照射表面晶格共振微流控系统的激发光的波长和/或偏振态以诱导出不同的受控热对流。
[0009]进一步的，所述基底与液体层的折射率相同。
[0010]进一步的，所述基底的材质包括玻璃，所述液体层为盐溶液。
[0011]进一步的，所述周期性微结构为在基底表面上呈矩阵分布并且呈方形区域的单元结构。
[0012]进一步的，所述周期性微结构的边长尺寸为400～500纳米。
[0013]进一步的，所述周期性微结构由异二聚体组成。
[0014]进一步的，所述异二聚体包括在基底表面上间隔设置的直径不同的纳米圆盘一和纳米圆盘二。
[0015]进一步的，纳米圆盘一的直径为60～120纳米，所述纳米圆盘二的直径为100～160纳米；纳米圆盘一和纳米圆盘二的厚度为30纳米。
[0016]进一步的，所述激发光选用线偏振光，线偏振光的偏振方向沿着纳米圆盘一至纳米圆盘二的连线方向或垂直于纳米圆盘一至纳米圆盘二的连线方向。
[0017]进一步的，所述激发光的波长选用线偏振光照射表面晶格共振微流控系统得到的共振峰波长。
[0018]与现有技术相比，本专利技术优点在于：
[0019]本专利技术所述的基于表面晶格共振的光流控方法通过调整激发光的波长和/或偏振态能够实现光热场的反转分布以及热对流的逆转分布，不需要任何光束偏转或非对称结构的结构元素的平移，通过调整激发光的波长和/或偏振态即可切换热源的位置，诱导温度的时空变化，从而实现热对流方向的控制；
[0020]表面晶格共振微流控系统采用周期性的异二聚体制成，结构简单，可通过电子束刻蚀和电子束蒸发镀膜直接完成制备，制备方便，适合大面积制备。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的表面晶格共振微流控系统的结构示意图；
[0022]图2为单个周期性微结构的俯视结构示意图；
[0023]图3中a为采用偏振方向为y方向的线偏振光照射表面晶格共振微流控系统的消光光谱图；b为偏振方向为y方向并且波长为679纳米的线偏振光照射表面晶格共振微流控系统在周期性微结构上产生的电场分布在x
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y平面上的分布示意图；c为偏振方向为y方向并且波长为679纳米的线偏振光照射表面晶格共振微流控系统在周期性微结构上产生的电场分布在x
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z平面以及y
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z平面上的分布示意图；d为偏振方向为y方向并且波长为775纳米的线偏振光照射表面晶格共振微流控系统在周期性微结构上产生的电场分布在x
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y平面上的分布示意图；e为偏振方向为y方向并且波长为775纳米的线偏振光照射表面晶格共振微流控系统在周期性微结构上产生的电场分布在x
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z平面以及y
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z平面上的分布示意图；
[0024]图4中a为偏振方向为y方向并且波长为679纳米的线偏振光照射表面晶格共振微流控系统在周期性微结构上产生的光热分布以及流场分布在x
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y平面上的示意图；b为偏振方向为y方向并且波长为679纳米的线偏振光照射表面晶格共振微流控系统在周期性微结构上产生的光热分布以及流场分布在x
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z平面以及y
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z平面上的示意图；c为偏振方向为y方向并且波长为775纳米的线偏振光照射表面晶格共振微流控系统在周期性微结构上产生的光热分布以及流场分布在x
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y平面上的示意图；d为偏振方向为y方向并且波长为775纳米的线偏振光照射表面晶格共振微流控系统在周期性微结构上产生的光热分布以及流场分布在x
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z平面以及y
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z平面上的示意图；
[0025]图5中a为表面晶格共振微流控系统的周期性微结构在x
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y平面上的切面示意图，b为表面晶格共振微流控系统的周期性微结构在x
‑
z平面上的切面示意图；c为周期性微结构沿着x轴方向的温度变化示意图；d为周期性微结构沿着y轴方向的温度变化示意图；e为激发光波长为679纳米时周期性微结构沿着z轴方向在三个不同x轴位置的温度变化示意图；f为激发光波长为775纳米时周期性微结构沿着z轴方向在三个不同x轴位置的温度变化示意图；g为激发光照射下周期性微结构附近沿x轴方向的流速变化示意图；h为激发光照射下周
期性微结构附近沿y轴方向的流速变化示意图；i为激发光照射下周期性微结构附近沿z轴方向的流速变化示意图；
[0026]图6中a为激发光波长为679纳米时的纳米圆盘一(21)与纳米圆盘二(22)温度随时间变化示意图；c为激发光波长为679纳米时的流体平均温度与平均流速瞬时变化示意图；b为激发光波长为775纳米时的纳米圆盘一(21)与纳米圆盘二(22)温度随时间变化示意图；d为激发光波长为775纳米时的流体平均温度与平均流速瞬时变化示意图；
[0027]图7中a为采用偏振方向为x方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于表面晶格共振的光流控方法，其特征在于，采用激发光照射表面晶格共振微流控系统，所述表面晶格共振微流控系统包括基底(1)、超表面(2)以及液体层(3)，所述基底(1)的表面设置有周期性微结构(20)以构成超表面(2)，在超表面(2)上设置所述液体层(3)；调整照射表面晶格共振微流控系统的激发光的波长和/或偏振态以诱导出不同的受控热对流。2.根据权利要求1所述的基于表面晶格共振的光流控方法，其特征在于，所述基底(1)与液体层(3)的折射率相同。3.根据权利要求1所述的基于表面晶格共振的光流控方法，其特征在于，所述基底(1)的材质包括玻璃，所述液体层(3)为盐溶液。4.根据权利要求1所述的基于表面晶格共振的光流控方法，其特征在于，所述周期性微结构(20)为在基底(1)表面上呈矩阵分布并且呈方形区域的单元结构。5.根据权利要求4所述的基于表面晶格共振的光流控方法，其特征在于，所述周期性微结构(20)的边长尺寸为400～500纳米。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：景志敏，王志明，童鑫，马翠苹，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：