[发明专利]一种实现圆二色性的手性金属纳米结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实现圆二色性的手性金属纳米结构及其制备方法，属

于材料化学技术领域。

背景技术

手性一词源于希腊语，表示结构的对称性，在多种学科中都有重要的意义。如果某物体与其镜像不同，则其被称为"手性的"，且其镜像是不能与原物体重合的，就如同左手和右手互为镜像而无法叠合。手性是生命过程的基本特征，构成生命体的有机分子绝大多数都是手性分子。

根据已经公开的技术，圆二色性(CD,circulardichroism)是研究手性化合物一个十分重要的手段, 在特定波长上的科顿效应(Cotton Effect)的正、负与旋光谱的左、右旋一样,对手性对映体的宏观标识具有同等作用,并可通过一些规则对手性对映体的绝对构型进行判定。

自然存在的手性结构，圆二色性比较弱，不利于更广泛的应用。由于金属与光有更强烈的相互作用，金属纳米结构具有更强的圆二色性，如文献“Mario Hentschel, Martin Schäferling, Thomas Weiss, Na Liu, and HaraldGiessen.Three-Dimensional Chiral PlasmonicOligomers.NanoLett. 2012, 12, 2542−2547”中金属纳米结构是通过实验室采用多套仪器系统，采用多次的电子束曝光来完成制备，实现手性结构方式繁琐复杂且昂贵；且使用电子束曝光系统制备时间周期长且样品面积较小（30 μm ×30 μm），文中100nm厚度Au蒸镀依旧用到电子束真空蒸发系统（或者磁控溅射系统）来蒸镀金属层，该结构的圆二色光谱信号相对依旧较弱，光谱信号采集方法同样受到限制，采集条件苛刻，需要搭建价格高昂的微区光谱系统进行检测。文献“Yizhuo He，George K.Larsen.Tunable Three-Dimensional Helically Stacked Plasmonic Layers on Nanosphere Monolayers. Nano Lett. 2014, 14, 1976−1981”中，是采用光正入射到手性金属纳米结构实现圆二色性，但制备手性金属纳米结构的方式繁琐复杂，且用文中方法制备的结构圆二色性信号较弱。且现有技术中制备金属纳米结构多采用金、银等贵金属，实现圆二色性的成本较高。

本发明制备了一种手性金属纳米结构，通过光的正入射和或斜入射测量证明该手性的金属纳米结构具有较大的圆二色性；本发明提供的技术方案操作简单，且测量信号更加精确；同时本发明可以采用金属材料铜代替金或银，降低手性材料的制备成本。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种实现圆二色性的手性金属纳米结构及其制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种实现圆二色性的手性金属纳米结构，所述手性金属纳米结构是在以聚苯乙烯小球为基底的模板上按顺时针或逆时针方向旋转交替蒸镀A、B两种材料，形成一个AB交替的螺旋结构；其中，所述A为绝缘体材料二氧化硅，厚度为50nm；所述B为金属材料金、银、铜中的一种，厚度为50nm。

上述实现圆二色性的手性金属纳米结构，所述结构通过光的正入射或斜入射法测量得到圆二色性。

上述实现圆二色性的手性金属纳米结构的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，准备a和b两片尺寸一样的玻璃片，再准备至少一片c玻璃片，清洗干净并做亲水处理；

步骤2，将经步骤1清洗过的a、b两片玻璃片叠起来放入培养皿中心，b在上，a在下；c玻璃片放入培养皿，并与a、b保留一定间隙；然后在培养皿中注入去离子水，去离子水液面低于b的上表面，高于a和c玻璃片的上表面；

步骤3，将聚苯乙烯小球悬浮液与酒精混合，装入样品管超声3分钟，对聚苯乙烯小球进行稀释处理；

步骤4，将步骤3中得到的稀释聚苯乙烯小球溶液，注入到步骤2中b玻璃片的上表面，聚苯乙烯小球溶液会在去离子水溶液表面扩散，形成单层的聚苯乙烯小球膜；

步骤5，在步骤4的去离子水溶液中，将注射器枪头放入培养皿中去离子水液面以下，缓慢的注入去离子水，将培养皿液面提升一定的高度；

步骤6，用Tx100溶液聚合步骤4中形成的去离子水液面的单层聚苯乙烯小球膜，得到紧密排列的单层聚苯乙烯小球薄膜；