[发明专利]一种平面金属纳米手性结构、制备方法和AT效应调控方法

说明书

本发明涉及一种平面金属纳米手性结构、制备方法和AT效应调控方法，该结构是由多个结构相同的纳米单元上下、左右组合阵列而成的手性结构；纳米单元包括金属纳米棒和位于金属纳米棒一侧的S形金属纳米结构；S形金属纳米结构具有手性特征；金属纳米棒为长方体，其宽度和厚度分别与S形金属纳米结构的宽度和厚度相等；金属纳米棒和S形金属纳米结构之间有间距；金属纳米棒和S形金属纳米结构均采用金材料。本发明结构由金属纳米棒和S形金属纳米结构两个单独的简单结构组合而成，能够在圆偏振光垂直照射下产生高效直入射非对称传输。此外，通过调节本发明的结构参数实现可预测的非对称传输频带光谱调整，对AT信号的强弱和峰值波段进行调控。

技术领域

本发明属于电磁波偏振态调控技术领域，具体涉及一种实现高效直入射非对称传输的平面金属纳米手性结构及其制备方法和AT效应调控方法。

背景技术

非对称传输(AsymmetricTransmission, AT)是指入射的电磁波分别从传输介质的两侧入射时表现出不同的传输性能，其传输性能包括透射、吸收、反射、偏振转换等。本文采用直入射不同偏振态的圆偏振光透射描述非对称传输信号，用公式表示即。下角标“+”（“-”）代表右（左）旋；下角标“-+”（“+-”）代表右（左）旋圆偏振光入射，右（左）旋圆偏振光出射。在集成光路、通讯、现代军事等领域中，很多基础的元器件，如天线罩以及电磁波隔离器等，都基于某种非对称传输的特性进行工作。随着微波以及光通讯等领域的高速发展，对具有非对称传输性能的电磁器件的需求越来越大。因此，设计和研制各种不同类型的非对称传输器件的，具有十分重要的现实意义。

手性是自然界普遍的一种现象，在生命化学等科学各个领域广泛存在。手性是指，一个结构与其镜像不能完全重合的性质，就如同左右手呈镜像对称却不重合，手性与其镜像成为手性对映体，二者在药力、毒性等化学性质存在着一定的差异，因此，手性对映体的识别和量化对于生命科学和药物化学研究以及人类健康具有十分重要的意义。

等离激元是指入射光在金属表面激发出的自由电子集群振荡，能够实现电场增强，提高许多光学过程的效率，人工的等离激元结构具有很多奇特的电磁性能，在表面增强光谱、生物传感等方面有着广泛的应用。近年来，等离激元手性金属材料及其AT性能，已经成为一项重要的研究课题，取得了一定研究成果。由于手性等离激元材料特殊的几何结构，即本身结构的非镜像对称性，其LSPR的强偶极矩与外部光场的相互作用下产生了非常强的手性响应，相反方向传播的电磁波通过后，其传输性能不同。

2006年，Fedotov等在平面手性等离激元结构中发现了圆偏振光的AT现象。此后，利用手性等离激元结构的这一性质，产生了许多三维手性纳米结构，如金属螺旋纳米结构，层状手性等离激元纳米结构和类二极管三层手性等离激元纳米结构等。通过自下而上和自上而下的制造技术制备螺旋或多层手性纳米结构非常复杂，难于操作。

与现有技术中的三维手性纳米结构相比，平面手性纳米结构更容易制造。因此，具有AT效应的平面金属纳米结构已引起研究人员更多的关注，如G形结构，非对称双开口谐振环和手性鱼鳞结构等。虽然现有技术中也有单层结构来实现圆偏振光、线偏振光的非对称传输效应，但其结构复杂，制备图形的过程复杂，效率低；此外，对于直入射圆偏振光，大多数的平面手性纳米结构的AT效应信号弱，限制了AT效应的应用。因此，设计一种能够获得较大AT效应的新颖结构是非常有意义的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的实现圆偏振光、线偏振光的非对称传输效应的单层结构信号弱、结构复杂、制备效率低的问题，本发明提供了一种高效直入射非对称传输的平面金属纳米手性结构及其制备方法和AT效应调控方法，具有结构简单，制备过程效率高，且能够产生高效直入射非对称传输，信号易于探测。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种平面金属纳米手性结构，由多个结构相同的金纳米单元上下、左右组合构成的手性结构；