可大面积制备增大手性场的结构及其制备方法与流程

本发明涉及增强手性场的领域，主要涉及一种可大面积制备增大手性场的结构及其制备方法。

背景技术：

研究发现，在圆偏振光形成的驻波波节处电磁波的手性会得到增大，因此可以用这种方式来增强生物分子的手性信号。然而，这种装置非常复杂，不利于实际应用。最近有研究发现，在金属-介质-金属微纳结构周围也能产生手性比圆偏振光强的电磁波。把手性分子当做有效折射率，通过探测金属手性微纳结构的cd光谱在手性分子环境下的移动可以极大的增强手性分子的手性信号。

但是多层结构的制备通常比较复杂，制备难度大，并且很难实现大面积制备。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种可大面积制备增大手性场的结构及其制备方法，以解决现有技术中多层结构的制备通常比较复杂，制备难度大，并且很难实现大面积制备的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种可大面积制备增大手性场的结构，结构包括：基底、贵金属层、手性分子层、贵金属包裹膜和多个胶体小球，贵金属层设置在基底的一侧，手性分子层设置在贵金属层远离基底的一侧，手性分子层内填充有手性分子溶液，多个胶体小球周期镶嵌在手性分子溶液中，贵金属包裹膜包裹在胶体小球的外壁上。

可选的，该多个胶体小球在手性分子溶液中六边形周期性排布镶嵌。

可选的，该手性分子溶液的高度小于胶体小球的直径。

可选的，该胶体小球的材料为聚苯乙烯。

可选的，该贵金属包裹膜的厚度不小于150nm。

可选的，该贵金属包裹膜覆盖在胶体小球侧面的一部分。

可选的，该贵金属层覆盖在胶体小球远离贵金属层的一侧。

第二方面，本申请实施例提供一种可大面积制备增大手性场的结构的制备方法，应用于第一方面任意一项的一种可大面积制备增大手性场的结构，制备方法包括：

使用电子束蒸发镀膜仪在基底上蒸镀贵金属层；

在贵金属层远离基底的一侧铺设六密堆排布的胶体小球；

利用超声技术震撒小球；

使用电子束蒸发镀膜仪分多次给胶体小球上蒸镀贵金属层；

将手性分子溶液通过旋涂的方法设置在蒸镀有贵金属包裹膜的小球周围。

可选的，该当旋涂手性分子溶液时，旋涂转速小于600rpm。

本发明的有益效果是：

本申请的一种可大面积制备增大手性场的结构结构包括：基底、贵金属层、手性分子层、贵金属包裹膜和多个胶体小球，贵金属层设置在基底的一侧，手性分子层设置在贵金属层远离基底的一侧，手性分子层内填充有手性分子溶液，多个胶体小球周期镶嵌在手性分子溶液中，贵金属包裹膜包裹在胶体小球的外壁上。由于贵金属包裹膜-胶体小球-贵金属层构成了一个金属-介质-金属的结构，在胶体小球周围，磁场被增强，电场被抑制，导致了小球周围分布了较大的手性场，并且手性场是手性分子溶液产生的手性场，所以增加手性分子溶液时，手性场内不会有手性抵消，减弱手性增强的效果，并且，本发明中通过胶体小球作为介质隔离层，使得本申请中的结构可以大面积制备，而且制备简单，成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为发明实施例提供的一种可大面积制备增大手性场的结构示意图；

图2为发明实施例提供的一种可大面积制备增大手性场的结构的手性场分布图；

图3为发明实施例提供的另一种可大面积制备增大手性场的结构示意图；

图4为发明实施例提供的另一种可大面积制备增大手性场的结构示意图；

图5为发明实施例提供的另一种可大面积制备增大手性场的结构示意图。

图标：1-基底；2-贵金属层；3-手性分子层；4-胶体小球；5-贵金属包裹膜。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一金属板实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的实施过程更加清楚，下面将会结合附图进行详细说明。

实施例1：

图1为发明实施例提供的一种可大面积制备增大手性场的结构示意图；如图1所示，本申请实施例提供一种可大面积制备增大手性场的结构，结构包括：基底1、贵金属层2、手性分子层3、贵金属包裹膜5和多个胶体小球4，贵金属层2设置在基底1的一侧，手性分子层3设置在贵金属层2远离基底1的一侧，手性分子层3内填充有手性分子溶液，多个胶体小球4周期镶嵌在手性分子溶液中，贵金属包裹膜5包裹在胶体小球4的外壁上。

该基底1、贵金属层2和手性分子层3的形状根据实际情况进行选择，为了方便说明，在此以该基底1、贵金属层2和手性分子层3的形状均为长方体进行说明，且该长方体平行于水平面的横截面的形状均完全相同，该贵金属层2设置在该基底1上部，该手性分子层3设置在该贵金属层2上部，该手性分子层3一般为空腔，内部填充有手性分子溶液，该贵金属层2的材料为贵金属，可以为贵金属中的一种，也可以为多用贵金属组成的混合贵金属，根据实际需要进行选择，在此不做具体限定，若该贵金属层2的材料为多种贵金属组合的混合贵金属，则混合贵金属的贵金属类型和每种贵金属的比例根据实际需要进行设置，在此不做具体限定，多个该胶体小球4周期的设置镶嵌在该手性分子溶液中，多个该胶体小球4的设置周期可以是方形周期，即该多个胶体小球4按照方形形状镶嵌在该手性分子溶液中；多个该胶体小球4的设置周期还可以是数字周期镶嵌在该分子溶液中，即多个胶体小球4按照一定的数字组合镶嵌在该手性分子溶液中，数组组合的具体数值根据实际需要进行设置，在此不做具体限定，该贵金属包裹膜5包裹在多个该胶体小球4的外壁上，该贵金属包裹膜5的材料为贵金属，可以为贵金属中的一种，也可以为多种贵金属组成的混合贵金属，根据实际需要进行选择，在此不做具体限定，若该贵金属包裹膜5的材料为多种贵金属组合的混合贵金属，则混合贵金属的贵金属类型和每种贵金属的比例根据实际需要进行设置，在此不做具体限定，由于贵金属层2和贵金属包裹膜5之间设置有胶体小球4，则该贵金属层2、胶体小球4和贵金属包裹膜5之间形成了金属-介质-金属的结构，由于该结构会对磁场进行增强，对电场进行抑制，则在该胶体小球4周围分布了较大的手性场，并且手性场是手性分子溶液产生的手性场，所以增加手性分子溶液时，手性场内不会有手性抵消，减弱手性增强的效果，并且，本发明中通过胶体小球4作为介质隔离层，使得本申请中的结构可以大面积制备，而且制备简单，成本低。另外，由于手性场较大的位置是产生在结构表面，所以结构表面对于荧光的增强效果也会很好，荧光分子可以直接旋涂在结构表面，其制备容易操作。

图2为发明实施例提供的一种可大面积制备增大手性场的结构的手性场分布图，如图2所示，由于贵金属包裹膜5-胶体小球4-贵金属膜2构成了一个金属-介质-金属的结构，在胶体小球4周围，磁场被增强，电场被抑制，导致了在波长300nm处小球周围分布了较大的手性场。并且，手性场是一种手性的手性场，所以增大手性分子溶液时，不会有手性抵消，减弱手性增强的效果。

另外，由于手性场较大的位置是产生在该结构的表面，所以结构的表面对于荧光的增强效果也会很好，荧光分子可以直接旋涂在结构表面，使得制备容易操作。

可选的，该胶体小球4在手性分子溶液中六边形周期性排布镶嵌。

多个该胶体小球4的设置周期为在该手性分子溶液中六边形周期性排布镶嵌，六边形周期性排布镶嵌是六个小球为一组，六个小球分别设置在一个六边形的六个角上。

可选的，该手性分子溶液的高度小于胶体小球4的直径。

多个该胶体小球4镶嵌在该手性分子溶液中，该手性分子溶液的高度小于该胶体小球4的直径，即该手性分子溶液未将该胶体小球4完全埋没，使得该胶体小球4有一部分伸出该手性分子溶液的液面。

可选的，该胶体小球4的材料为聚苯乙烯。

可选的，该贵金属包裹膜5的厚度不小于150nm。

该贵金属包裹膜5的厚度可以为150nm，也可以为大于150nm的其他尺寸，在此不做具体限定。

本申请的一种可大面积制备增大手性场的结构结构包括：基底1、贵金属层2、手性分子层3、贵金属包裹膜5和多个胶体小球4，贵金属层2设置在基底1的一侧，手性分子层3设置在贵金属层2远离基底1的一侧，手性分子层3内填充有手性分子溶液，多个胶体小球4周期镶嵌在手性分子溶液中，贵金属包裹膜5包裹在胶体小球4的外壁上。由于贵金属包裹膜5-胶体小球4-贵金属层2构成了一个金属-介质-金属的结构，在胶体小球4周围，磁场被增强，电场被抑制，导致了小球周围分布了较大的手性场，并且手性场是手性分子溶液产生的手性场，所以增加手性分子溶液时，手性场内不会有手性抵消，减弱手性增强的效果，并且，本发明中通过胶体小球4作为介质隔离层，使得本申请中的结构可以大面积制备，而且制备简单，成本低。

实施例2：

图3为发明实施例提供的另一种可大面积制备增大手性场的结构示意图；如图3所示，可选的，该贵金属包裹膜5覆盖在胶体小球4侧面的一部分。

本实施例中一种可大面积制备增大手性场的结构与实施例1基本相同，区别仅在于贵金属包裹膜5覆盖在胶体小球4侧面的一部分，也就说只在胶体小球4的一部分覆盖有贵金属并且这一部分是在小球的侧面，其结构示意图如图3所示。实验制备中，使用电子束蒸发镀膜仪给聚苯乙烯小球上蒸镀贵金属层2时，只蒸镀一次就会只在胶体小球4的一部分侧面覆盖有贵金属。

由于贵金属包裹膜5覆盖在胶体小球4一侧，其中一侧可以是胶体小球4和贵金属薄膜相连接的一侧，也可以是胶体小球4侧面的一部分。此时小球不仅和贵金属包裹膜5之间有很强的耦合，而且由于介质层的存在，在小球周围，磁场被增强，电场被抑制，导致了小球周围分布的手性场强度更大，对手性分子溶液的手性增强更强，进而探测手性分子溶液的灵敏度更高。

并且实验上，由于贵金属包裹膜5覆盖在胶体小球4一侧，所欲蒸镀贵金属包裹膜5时，只需要蒸镀一次，不需要蒸镀三次，减少了实验制备的步骤，也节约了制备成本。

实施例3：

图4为发明实施例提供的另一种可大面积制备增大手性场的结构示意图；如图4所示，可选的，该贵金属包裹膜5覆盖在胶体小球4远离贵金属层2的一侧。

本实施例中一种可大面积制备增大手性场的结构与实施例1基本相同，区别仅在于贵金属包裹膜5覆盖在胶体小球4远离贵金属层2的一侧，也就说只在胶体小球4远离贵金属层2的一部分覆盖有贵金属包裹膜5，实验制备中，使用电子束蒸发镀膜仪给聚苯乙烯小球上蒸镀贵金属包裹膜5时，只垂直蒸镀一次就会只在胶体小球4的远离贵金属层2的一侧覆盖有贵金属包裹膜5，其结构示意图如图4所示。

由于贵金属包裹膜5覆盖在远离贵金属层2的一侧，此时小球不仅和贵金属包裹膜5之间有很强的耦合，而且由于介质层的存在，在小球周围，磁场被增强，电场被抑制，导致了小球周围分布的手性场强度更大，对手性分子溶液的手性增强更强，进而探测手性分子溶液的灵敏度更高。

并且实验上，由于贵金属包裹膜5覆盖在胶体小球4一侧，所欲蒸镀贵金属包裹膜5时，只需要蒸镀一次，不需要蒸镀三次，减少了实验制备的步骤，也节约了制备成本。

实施例4：

图5为发明实施例提供的另一种可大面积制备增大手性场的结构示意图，如图5所示，本实施例中一种可大面积制备增大手性场的结构与实施例1基本相同，区别仅在于胶体小球4与贵金属层2有重合部，也就是说胶体小球4外部包裹贵金属包裹膜5，且将该胶体小球4和贵金属包裹膜5一部分镶嵌在该贵金属层2中，使得该贵金属层2可以直接和贵金属包裹膜5接触，其结构示意图如图5所示。实验制备中，可通过垂直蒸镀贵金属薄膜，让胶体小球4与贵金属层2有重合部。

由于胶体小球4和贵金属包裹膜5相连接的一侧，胶体小球4的一部分镶嵌到贵金属层2内部，使得贵金属包裹膜5侧面的和金属层的耦合更强。因此，在小球周围，磁场被增强，电场被抑制，导致了小球周围分布的手性场强度更大，对手性分子溶液的手性增强更强，进而探测手性分子溶液的灵敏度更高。

并且，有较大手性场产生的区域更大，大手性场都分布在面上，所以也更容易有荧光分子的附着，对于增大圆偏振发光也会有很好的效果。

实施例5：

本申请实施例提供一种可大面积制备增大手性场的结构的制备方法，应用于上述任意一项的一种可大面积制备增大手性场的结构，制备方法包括：

使用电子束蒸发镀膜仪在基底上蒸镀贵金属层；

在贵金属层远离基底的一侧铺设六密堆排布的胶体小球4；

利用超声技术震撒小球；

使用电子束蒸发镀膜仪分多次给胶体小球上蒸镀贵金属层；

将手性分子溶液通过旋涂的方法设置在蒸镀有贵金属包裹膜的小球周围。

可选的，该当旋涂手性分子溶液时，旋涂转速小于600rpm。

蒸镀的贵金属包裹膜的材料可以是金或者银。使用电子束蒸发镀膜仪分多次给聚苯乙烯小球上蒸镀贵金属包裹膜时，电子束束流的方向和基底法线之间的夹角可以是50度-70度，每旋转120度蒸镀一次。并且，本发明中通过胶体小球作为介质隔离层，可以制备多层微纳结构，使得实验上不仅大面积制备，而且制备简单，成本低。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。