一种强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术具体涉及一种强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜及其制备方法，该单层三折孔纳米薄膜由多个相同的纳米单元上下、左右组合构成，且呈单层手性结构，纳米单元的横截面为正方形，所述纳米单元上开设有三折孔，三折孔具有手性特征，且三折孔的长度方向与正方形的边长平行。该单层三折孔纳米薄膜的制备方法，包括甩胶后烘、曝光、显定影后烘、真空镀膜、溶胶后吹干步骤，比现有的三层、两层纳米薄膜的制备方法更简单，且该单层三折孔纳米薄膜实现强吸收圆二色性，且信号分布在可见光波段，利于信号的探测。

A monolayer seventy percent off hole nano film with strong absorption circular two coloring and its preparation method

The invention relates in particular to a single-layer tri-folded porous nano-film with strong absorption circular dichroism and a preparation method thereof. The single-layer tri-folded porous nano-film is composed of a plurality of identical nano-units with a single-layer chiral structure, and the cross section of the nano-unit is square. A tri-folded pore is arranged on the nano-unit. The seventy percent off hole has a chiral feature, and the length direction of the seventy percent off hole is parallel to the square side length. The preparation method of the single-layer tri-folded porous nano-film is simpler than that of the existing three-layer and two-layer nano-film, and the single-layer tri-folded porous nano-film achieves strong absorption circular dichroism, and the signal is distributed in the visible light band. It is good for signal detection.

【技术实现步骤摘要】
一种强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜及其制备方法
本专利技术属于电磁波偏振态调控领域，具体涉及一种强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜及其制备方法。
技术介绍
手性特性是指该结构与其镜像对映体不可完全重合。手性结构具有的手性特征，使其在对不同偏振态的偏振光的光学响应中能产生诸多新奇的效果，例如非对称传输特性和圆二色性。吸收圆二色性(CircularDichroism.CD)是指结构对左旋偏振光和右旋偏振光具有不同的吸收率时所具有特性。吸收圆二色性的公式为：CD＝A--A+，其中，A表示偏振光入射的吸收率，角标“-”表示左旋偏振光入射，角标“+”表示右旋偏振光入射。正是吸收圆二色性特性所产生的偏振态不等效吸收，使得手性结构可被用于诸多研究及应用领域。其中，吸收圆二色性在光学器件设计中具有重要应用前景，具有吸收圆二色性的手性结构设计，可指导偏振和方向敏感分束器、偏振态选择器等装置。手性结构及手性吸收圆二色性的光学响应应用的飞速发展，更促使了实现强吸收圆二色性的手性结构的探究。近年来，手性金属纳米材料结构的光学特性由于金属表面产生的等离子激元而更加易于探测，因此受到了广泛关注，在光学、传感工程、化学催化和生物监测中都产生了诸多重要的工作，并发挥出了很大的作用和影响。其中，人造手性纳米结构的圆二色性的研究中出现了很多新颖的现象。对于现有的技术，研究者提出了诸多手性结构用来实现圆偏振光的透射圆二色性和吸收圆二色性。虽然能够实现效应，但效应信号不强，且结构复杂，不易制备。而简单的二层结构，虽然现有技术中也有单层手性结构实现圆偏振光的强吸收圆二色性效应，但效应仍未实现强的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过激发共振强电流，并增强金属内部电阻以增加热损耗，实现强吸收圆二色性，并克服三层、两层金纳米薄膜结构复杂而不利于制备的问题。为此，本专利技术提供了一种强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜，该单层三折孔纳米薄膜由多个相同的纳米单元上下、左右组合构成，且呈单层手性结构；所述纳米单元的横截面为正方形，所述纳米单元上开设有三折孔；所述三折孔具有手性特征，且所述三折孔的长度方向与正方形的边长平行。进一步地，上述纳米单元沿Px、Py方向的边长均为620nm，所述纳米单元的高度t为60nm～100nm。进一步地，上述三折孔由一矩形孔、第一三角形孔、第二三角形孔、第三三角形孔和第四三角形孔组成；所述第一三角孔与第二三角孔大小相同，所述第三三角孔与第四三角孔大小相同；所述第三三角形孔和第四三角形孔的底边分别与矩形孔的两个宽边相切，且所述第三三角形孔和第四三角形孔的底边与矩形孔的宽边相等；所述第一三角形孔和第二三角形孔的底边分别与矩形孔的两个长边相切，且第一三角形孔与第三三角形孔相邻，第二三角形孔与第四三角形孔相邻。进一步地，上述矩形孔的长边方向与Px方向之间的夹角α为0°～180°，所述矩形孔的长度l为520nm，宽度w为200nm。进一步地，上述第一三角孔和第二三角孔的底边d1、d2均为150nm，孔高h1、h2均为100nm；所述第三三角孔和第四三角孔的底边d3、d4均为200nm，孔高h3和h4均为75nm。一种上述单层三折孔纳米薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一、甩胶后烘：用甩胶机在基底上甩电子束负胶SU-8后，放置在热板上烘烤；步骤二、曝光：对步骤一烘烤后的基底，用图形发生器设计任一项上述单层三折孔纳米薄膜图形，并用电子显微镜曝光图形，得到曝光后的基底；步骤三、显定影后烘：室温条件下，将步骤二曝光后的基底先放入显影液中浸泡显影，再放入定影液中浸泡，最后放置在热板上烘烤；步骤四、真空镀膜：将步骤三烘烤后的基底放入电子束真空蒸发镀膜机中，先抽真空，再依次蒸镀钛和金，最后冷却10min～20min后取出；步骤五、溶胶后吹干：先将步骤四镀膜后的基底置于去胶液中，直至电子束负胶SU-8完全溶解，最后进行吹干，得到单层三折孔纳米薄膜。进一步地，上述步骤一之前还包括基底清洗步骤；所述基底清洗步骤为：将基底放入洗涤液中清洗，再依次用去离子水、丙酮、酒精、去离子水超声清洗，最后吹干。进一步地，上述基底为ITO玻璃，所述ITO玻璃的透射率大于83％。进一步地，上述步骤一中甩电子束负胶SU-8的厚度为200nm。进一步地，上述步骤四中蒸镀钛的厚度为10nm，蒸镀金的厚度为80nm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1.本专利技术的单层三折孔纳米薄膜可达到高达29％的平面二维结构的强吸收圆二色性效应，且信号分布在可见光波段，利于信号的探测；2.本专利技术通过利用纳米单元间构成的狭缝设计激发共振强电流，并通过结构设计增强金属内部电阻，增加热损耗，以实现强吸收圆二色性，设计思路具有指导意义；3.本专利技术的单层三折孔纳米薄膜在结构、制备方法上比现有的三层、两层纳米薄膜更简单，制备更有优势，且应用范围及领域更广。附图说明图1是单层三折孔纳米薄膜的三维结构图及偏振光入射示意图；图2是纳米单元的二维平面图；图3是单层三折孔纳米薄膜的不同偏振光入射下的吸收光谱图；图4是单层三折孔纳米薄膜的吸收圆二色性曲线图；图5是共振波段下不同偏振光入射结构激发的电荷电流分布图。图中：1、纳米单元；2、三折孔；21、第一三角形孔；22、第二三角形孔；23、第三三角形孔；24、第四三角形孔；25、矩形孔。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。为了解决圆二色性效应信号不强、结构复杂、不易制备的问题，本实施例提供了一种强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜，通过激发共振强电流，并削弱金属内部电阻以减少热损耗，实现强吸收圆二色性，并克服三层、两层金纳米薄膜结构复杂而不利于制备的问题。参照图1和图2，本实施例的强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜，由多个相同的纳米单元1上下、左右组合构成，且呈单层手性结构。其中，纳米单元用于实现偏振光的强吸收圆二色性，纳米单元1的横截面为正方形。纳米单元1沿Px、Py方向的边长均为620nm，纳米单元1的高度t为60nm～100nm，本实施例采用的纳米单元的高度t为80nm。本实施例的纳米单元1的基底材料用二氧化硅，在二氧化硅上依次蒸镀钛金属和金，除了金以外，最外层也可以是其他金属材料，但是金的导电性最好，等离子激元激发最显著，所以本实施例的纳米单元的表面材料优选金。二氧化硅的表面蒸镀钛是为了防止金脱落。纳米单元1上开设有三折孔2，该三折孔2具有手性特征，且三折孔2的长度方向与正方形的边长平行。三折孔2由一矩形孔25、第一三角形孔21、第二三角形孔22、第三三角形孔23和第四三角形孔24组成，且第一三角形孔21、第二三角形孔22、第三三角形孔23和第四三角形孔24均与矩形孔25连通。第一三角孔21与第二三角孔22大小相同，第三三角孔23与第四三角孔24大小相同。第三三角形孔23和第四三角形孔24的底边分别与矩形孔25的两个宽边相切，且第三三角形孔23和第四三角形孔24的底边与矩形孔25的宽边相等。第一三角形孔21和第二三角形孔22的底边分别与矩形孔25的两个长边相切，且第一三角形孔21与第三三角形孔23相邻，第二三角形孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜，其特征在于：该单层三折孔纳米薄膜由多个相同的纳米单元(1)上下、左右组合构成，且呈单层手性结构；所述纳米单元(1)的横截面为正方形，所述纳米单元(1)上开设有三折孔(2)；所述三折孔(2)具有手性特征，且所述三折孔(2)的长度方向与正方形的边长平行。

【技术特征摘要】
1.一种强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜，其特征在于：该单层三折孔纳米薄膜由多个相同的纳米单元(1)上下、左右组合构成，且呈单层手性结构；所述纳米单元(1)的横截面为正方形，所述纳米单元(1)上开设有三折孔(2)；所述三折孔(2)具有手性特征，且所述三折孔(2)的长度方向与正方形的边长平行。2.如权利要求1所述的强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜，其特征在于，所述纳米单元(1)沿Px、Py方向的边长均为620nm，所述纳米单元(1)的高度t为60nm～100nm。3.如权利要求1所述的强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜，其特征在于，所述三折孔(2)由一矩形孔(25)、第一三角形孔(21)、第二三角形孔(22)、第三三角形孔(23)和第四三角形孔(24)组成；所述第一三角孔(21)与第二三角孔(22)大小相同，所述第三三角孔(23)与第四三角孔(24)大小相同；所述第三三角形孔(23)和第四三角形孔(24)的底边分别与矩形孔(25)的两个宽边相切，且所述第三三角形孔(23)和第四三角形孔(24)的底边与矩形孔(25)的宽边相等；所述第一三角形孔(21)和第二三角形孔(22)的底边分别与矩形孔(25)的两个长边相切，且第一三角形孔(21)与第三三角形孔(23)相邻，第二三角形孔(22)与第四三角形孔(24)相邻。4.如权利要求3所述的强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜，其特征在于，所述矩形孔(25)的长边方向与Px方向之间的夹角α为0°～180°，所述矩形孔(25)的长度l为520nm，宽度w为200nm。5.如权利要求3所述的强吸收圆二色性的单层三折孔纳米薄膜，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中月，冯晓钰，王菲，赵文静，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61