一种用于探测分子手性的断开式微纳结构及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种用于探测分子手性的断开式微纳结构及其应用方法，断开式微纳结构为贵金属材料；当不同偏振的圆偏振光照射时，处于断开处的手性分子在贵金属材料中诱导不同的环流，从而在断开式微纳结构附近产生不同的磁场，应用金刚石氮‑空位色心发生荧光的方法，探测该磁场；通过在不同偏振圆偏振光激发时磁场的差异，确定分子手性。本发明专利技术中金刚石颗粒位于衬底的另一侧，设置金刚石颗粒简单，使用方便。另外，由于断开处的电场强，手性分子处于该处能够产生更强的诱导效应，所以探测灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
一种用于探测分子手性的断开式微纳结构及其应用
本专利技术涉及分子手性探测领域，具体涉及一种探测分子手性的断开式微纳结构及其应用。
技术介绍
手性分子在结构上的手性特征往往表现出电磁学方面的手性特征。探测手性分子的手性，在医学、药学、农学等领域具有重要的作用。传统识别分子手性的方法有色谱法、传感器法和光谱法等。传统探测方法具有灵敏度低的缺点。探索基于其他原理或机制的分子手性探测方法是当前的科学技术前沿。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供了一种用于探测分子手性的断开式微纳结构及其应用方法。该用于探测分子手性的断开式微纳结构包括衬底、断开式微纳结构层、金刚石颗粒，断开式微纳结构层位于衬底上，金刚石颗粒固定于衬底的另一侧，金刚石颗粒中均含有氮-空位色心，断开式微纳结构层包括周期排列的断开式微纳结构，断开式微纳结构包括按照顺时针方向依次排列的第一部、第二部、第三部，第一部、第二部、第三部为弧形并且具有相同的曲率半径，第一部、第二部、第三部构成具有三处断开的断开圆环，第一部、第二部、第三部为贵金属材料。更进一步地，第一部、第二部、第三部的长度不相等。更进一步地，第一部的高度小于第二部的高度，第二部的高度小于第三部的高度。更进一步地，衬底为不透光材料。更进一步地，衬底为陶瓷材料。该用于探测分子手性的断开式微纳结构的应用方法包括如下步骤：第一步、在断开式微纳结构层上设置待测的手性分子；第二步、应用不同偏振的圆偏振光照射手性分子；第三步、应用预定波长的激光所述激发金刚石颗粒，金刚石颗粒中的氮-空位色心受激辐射荧光，同时，施加预定频率范围的微波扫频信号，在激光和微波的共同作用下，金刚石颗粒中氮-空位色心能级分裂，通过分析荧光强度和微波频率之间的关系，确定不同偏振的圆偏振光照射手性分子时金刚石颗粒处磁场的强度；第四步、通过分析不同偏振的圆偏振光照射手性分子时磁场强度的差异，确定分子的手性。更进一步地，第三步中激光的波长为532纳米，微波的频率范围为2.8GHz-2.94GHz。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种用于探测分子手性的断开式微纳结构及其应用方法，断开式微纳结构为贵金属材料，当不同偏振的圆偏振光照射时，处于断开处的手性分子在贵金属材料中诱导不同的环流，从而在断开式微纳结构附近产生不同的磁场，应用金刚石氮-空位色心发生荧光的方法，探测该磁场；通过在不同偏振圆偏振光激发时磁场的差异，确定分子手性。本专利技术中金刚石颗粒位于衬底的另一侧，设置金刚石颗粒简单，使用方便。另外，由于断开处的电场强，手性分子处于该处能够产生更强的诱导效应，所以探测灵敏度高。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是用于探测分子手性的断开式微纳结构的示意图。图2是断开式微纳结构阵列的示意图。图3是单个断开式微纳结构的示意图图中：1、衬底；2、断开式微纳结构层；3、金刚石颗粒；4、手性分子；21、第一部；22、第二部；23、第三部。具体实施方式为进一步阐述本专利技术达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。实施例1本专利技术提供了一种用于探测分子手性的断开式微纳结构，如图1所示，包括衬底1、断开式微纳结构层2、金刚石颗粒3，断开式微纳结构层2位于衬底1上，一个或多个金刚石颗粒3固定于衬底1的另一侧，金刚石颗粒3中均含有氮-空位色心。如图2所示，断开式微纳结构层2包括周期排列的断开式微纳结构，排列的周期可以为正方形周期或矩形周期。如图3所示，断开式微纳结构包括按照顺时针方向依次排列的第一部21、第二部22、第三部23。第一部21、第二部22、第三部23为弧形并且具有相同的曲率半径，第一部21、第二部22、第三部23构成具有三处断开的断开圆环。第一部21、第二部22、第三部23为贵金属材料。相邻断开式微纳结构间的距离大于100纳米，以便于减少相邻断开式微纳结构间的耦合。使用时，在断开式微纳结构上设置待检测的手性分子4后，手性分子4会存在于断开处。在不同偏振的圆偏振光激发下，在断开处聚集更强的电场，从而在断开式微纳结构中产生不同的诱导电流，从而在断开式微纳结构附近产生不同的磁场；通过测量磁场的差异确定分子的手性。更进一步地，断开处的尺寸小于40纳米，以便在断开处形成更强的电场，增加手性分子4对断开式微纳结构的诱导作用。更进一步地，第一部21、第二部22、第三部23的长度不相等，以便产生不同的共振模式，可以采用不同波长的圆偏振光照射断开式微纳结构。更进一步地，第一部21的高度小于所述第二部22的高度，所述第二部22的高度小于所述第三部23的高度，沿顺时针高度逐渐增加，也就是说第一部21、第二部22、第三部23相对于激发光的相位差逐渐减小。这有利于圆偏振光与断开式微纳结构的耦合，并在第一部21、第二部22、第三部23中形成涡旋电流，增加相邻部分间的耦合，在断开处形成更强的电场，提高手性分子的诱导效应，增加不同偏振的圆偏振光照射时，断开式微纳结构附近磁场的差异，提高分子手性探测的灵敏度。更进一步地，衬底1为不透光材料。更进一步地，衬底1为陶瓷材料。如此一来，在衬底1的金刚石颗粒3一侧应用激光照射金刚石颗粒3时，激光不能够穿透衬底1并照射到断开式微纳结构上。应用激光照射金刚石颗粒3时，一般采用倾斜方向照射，当倾斜的方向不处于断开式微纳结构的对称轴上时，会在断开式微纳结构上形成另一种涡旋电流。该涡旋电流与圆偏振光激发的涡旋电流会产生不同的磁场，给信号处理造成困难。采用不透光的陶瓷材料作为衬底1，有利于将衬底1两侧的光隔离，避免信号串扰。实施例2用于探测分子手性的断开式微纳结构的应用方法，包括如下步骤：第一步、在断开式微纳结构层上设置待测的手性分子；第二步、应用不同偏振的圆偏振光照射手性分子；第三步、应用预定波长的激光激发金刚石颗粒3，金刚石颗粒3中的氮-空位色心受激辐射荧光，同时，施加预定频率范围的微波扫频信号，在激光和微波的共同作用下，金刚石颗粒3中氮-空位色心能级分裂，通过分析荧光强度和微波频率之间的关系，确定不同偏振的圆偏振光照射手性分子时所述金刚石颗粒3处磁场的强度；第四步、通过分析不同偏振的圆偏振光照射手性分子4时磁场强度的差异，确定分子的手性。更进一步地，第三步中激光的波长为532纳米，微波的频率范围为2.8GHz-2.94GHz。本专利技术将金刚石氮-空位色心探测磁场的高灵敏性和手性分子的诱导电流结合，构建了基于新原理的分子手性探测方法。以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于探测分子手性的断开式微纳结构，其特征在于，包括衬底、断开式微纳结构层、金刚石颗粒，所述断开式微纳结构层位于所述衬底上，所述金刚石颗粒固定于所述衬底的另一侧，所述金刚石颗粒中均含有氮-空位色心，所述断开式微纳结构层包括周期排列的断开式微纳结构，所述断开式微纳结构包括按照顺时针方向依次排列的第一部、第二部、第三部，所述第一部、所述第二部、所述第三部为弧形并且具有相同的曲率半径，所述第一部、所述第二部、所述第三部构成具有三处断开的断开圆环，所述第一部、所述第二部、所述第三部为贵金属材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于探测分子手性的断开式微纳结构，其特征在于，包括衬底、断开式微纳结构层、金刚石颗粒，所述断开式微纳结构层位于所述衬底上，所述金刚石颗粒固定于所述衬底的另一侧，所述金刚石颗粒中均含有氮-空位色心，所述断开式微纳结构层包括周期排列的断开式微纳结构，所述断开式微纳结构包括按照顺时针方向依次排列的第一部、第二部、第三部，所述第一部、所述第二部、所述第三部为弧形并且具有相同的曲率半径，所述第一部、所述第二部、所述第三部构成具有三处断开的断开圆环，所述第一部、所述第二部、所述第三部为贵金属材料。


2.如权利要求1所述的用于探测分子手性的断开式微纳结构，其特征在于：所述第一部、所述第二部、所述第三部的长度不相等。


3.如权利要求2所述的用于探测分子手性的断开式微纳结构，其特征在于：所述第一部的高度小于所述第二部的高度，所述第二部的高度小于所述第三部的高度。


4.如权利要求3所述的用于探测分子手性的断开式微纳结构，其特征在于：所述衬底为不透光材料。

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：金华伏安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33