【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于手性纳米粒子分选，具体涉及一种基于光场叠加的手性纳米粒子分选方法。
技术介绍
1、手性这一概念在许多应用中具有重要意义，包括光学、化学和生物医学等领域。随着纳米技术的发展，对手性纳米粒子进行高效分选的需求日益增长。为了满足这一需求，本专利技术提出了一种基于上下基底间光场叠加的光学平台，用于手性纳米粒子的大规模分选。该光学平台利用特定的结构以及入射光场产生周期性光学手性。这个周期性的手性场能够驱动手性纳米粒子按照一定的周期间隔有序排列。具体而言，狭缝中光强度的均匀性表明，手性纳米粒子主要受到光学手性梯度力的驱动，而不受光场强度梯度力的干扰。在该光学平台的作用下，具有相反手性的纳米粒子在狭缝中被有序排列，并且光学手性梯度力的强度足以分离半径远小于波长的手性纳米颗粒。最重要的是，该方案具有高效大规模分离手性纳米粒子的优势。微流体中包含的大量手性纳米粒子在周期性光学手性梯度力的作用下，按照一定周期交替排列并从光学平台的另一侧流出。这一技术的提出填补了现有技术在大规模手性纳米粒子分选方面的不足，为纳米技术和材料科学领域的进一步研究和应用提供了新的可能性。该光学平台的独特设计和高效性能使其成为手性纳米粒子分选领域的一项重要技术创新。
技术实现思路
1、针对上述情况，本专利技术提供一种基于上下基底间光场叠加的手性纳米粒子分选方法，该方法通过构建拥有上下基底的光学平台，将两束水平极化的波长为405nm的平面光垂直入射到下基底的四棱锥相邻侧表面，在上下基底的狭缝中产生具有周期性光学手性
2、为了达到以上目的中的一个或多个，本专利技术采用的技术方案为：
3、步骤s1：基于上下基底间光场叠加的光学平台的构建，选择平台的下基底和上基底的材质，并确定上下基底间的狭缝厚度以及背景介质(水)；
4、步骤s2：确定水平极化的平面光的波长，并使用两束水平极化的平面光垂直入射到光学平台，在上下基底间的缝隙内产生光场叠加；
5、步骤s3：将包含大量手性纳米粒子的微流体从光学平台的一侧持续注入，进行手性纳米粒子的分选；
6、步骤s4：使用偶极近似法计算狭缝内光场作用于手性纳米粒子时的光场力，获得狭缝内光场力的分布，评估光学平台对手性纳米粒子的分选能力。
7、在某实施例中，所述步骤s1包括以下步骤：
8、步骤s101：根据折射率与手性纳米粒子受到的横向光场力之间的关系，高折射率基底具有强局域作用，选择折射率2.65的人造莫桑石(碳化硅)作为上下基底的材料；
9、步骤s102：下基底的形状为四棱锥，四棱锥侧面与上表面的夹角25.6度，上基底的形状为长方体，上基底放置于四棱锥上方，上下基底之间形成狭缝；
10、步骤s103：根据手性纳米粒子受到的横向光场力与上下基底之间狭缝厚度的关系，选择上下基底之间狭缝厚度为300nm，使得狭缝内的局域光场得到极大增强；
11、步骤s104：背景介质为水，以匹配手性纳米粒子溶液，光学平台的构建完成，进行手性纳米粒子的分选。
12、在某实施例中，所述步骤s2包括以下步骤：
13、步骤s201：由于具有较短波长的光场可以对手性纳米粒子施加更强的横向光场力，而且上下基底的材质碳化硅对紫外线有强烈的吸收，选择波长为405nm水平极化的平面光；
14、步骤s202：确定了平面光的波长后，使用两束水平极化的波长为405nm的平面光垂直入射到下基底的四棱锥相邻的侧表面上，然后照射到四棱锥上表面的相同位置，一部分光透射到上下基底的缝隙内，产生光场叠加。
15、上述进一步方案的有益效果是：由于两束入射光偏振态均为水平偏振且传播方向在xy平面内的投影互相垂直，xy面内的光场强度分布是均匀的，在这种情况下光场强度的梯度力可以忽略不计，使得手性粒子分选方法不受非手性的光场强度梯度力干扰。
16、在某实施例中，所述步骤s3包括以下步骤：
17、步骤s301：将包含大量手性纳米粒子的微流体从光学平台的一侧持续注入；
18、步骤s302：使用偶极近似法计算狭缝内光场作用于手性纳米粒子时的光场力，可用于半径远远小于波长的纳米粒子；
19、步骤s303：获得狭缝内光场的光学手性分布，计算光学手性的周期；
20、步骤s304：由于狭缝内平面上光强度的均匀性，手性纳米粒子主要受到光学手性梯度力的驱动，而不受光场强度梯度力的干扰，在周期性光学手性梯度力的作用下，狭缝中具有相反手性的纳米粒子所受到的光场力分别指向光学手性极小和极大处，具有相反手性的纳米粒子按照一定周期交替排列并从另一侧流出。
21、上述进一步方案的有益效果是：本专利技术提供的捕获势阱具有足够的深度，可以用于分选手性纳米粒子，这里的粒子半径是指单次分离过程中可以分离的手性纳米粒子的最小半径。
22、步骤s4：对基于上下基底间光场叠加的光学平台对手性纳米粒子的分选能力进行评估，通过捕获势阱来评估本方法对于手性纳米粒子的捕获和分选能力，本方法提供的捕获势阱具有足够的深度，可以用于分选手性纳米粒子，还可以通过增加迭代次数来分离更小尺度的手性纳米粒子。
23、本专利技术的有益效果至少包括如下之一：
24、1)本专利技术本文提出了一种基于上下基底间光场叠加的光学平台，在该光学平台的作用下，具有相反手性的纳米粒子在狭缝中被有序排列，并且光学手性梯度力的强度足以分离半径远小于波长的手性纳米颗粒。
25、2)本专利技术提出了一种基于上下基底间光场叠加的光学平台的手性纳米粒子分选方法，具有高效大规模分离手性纳米粒子的优势。
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1.一种基于光场叠加的手性纳米粒子分选方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于光场叠加的手性纳米粒子分选方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于光场叠加的手性纳米粒子分选方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于光场叠加的手性纳米粒子分选方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于光场叠加的手性纳米粒子分选方法，其特征在于，所述步骤S4中，通过捕获势阱来评估手性纳米粒子的捕获能力，通过增加迭代次数来分离更小尺度的手性纳米粒子。
【技术特征摘要】
1.一种基于光场叠加的手性纳米粒子分选方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于光场叠加的手性纳米粒子分选方法，其特征在于，所述步骤s1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于光场叠加的手性纳米粒子分选方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下步骤：
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