[发明专利]利用分子吸脱附过程选择性探测不同波长红外光的方法

说明书

本发明涉及一种利用分子吸脱附过程选择性探测不同波长红外光的方法，包括以下步骤：(1)取三维微纳米结构置于化学分子气氛中，使得其表面吸附化学分子，并达到动态平衡；(2)施加待测波长的红外光，使得三维微纳米结构表面达到吸附动态平衡的化学分子脱附；(3)记录化学分子脱附的动态过程所引起的三维微纳米结构的性质变化，形成图谱，再用数学方法分析后得到待测波长曲线，将待测波长曲线与波长标准曲线比对，即实现不同波长红外光的选择性探测。与现有技术相比，本发明具有灵敏性高、普适性强、节省材料等优点，可在红外信号选择性探测以及成像等领域进行广泛应用。

技术领域

本发明属于传感探测技术领域，涉及一种利用分子吸脱附过程选择性探测不同波长红外光的方法。

背景技术

红外传感技术在很多领域有着关键性的应用。例如，在医疗诊断领域，利用红外传感技术可快速精确地测量患者体温；在通讯传输领域，利用红外传感技术可进行信号的传输交换，实现远程控制；在化学探测领域，利用红外传感技术可实现化学物质的表征与检测。

近年来，随着对红外传感技术研究的深入，发展对红外波长具有选择性探测性能的传感器越来越受到人们的关注。红外波长选择性传感，即对不同波长的红外信号进行分辨性地探测，在探测到红外信号的同时区分出波长信息。在现有的技术中，主要是利用具有周期性等离激元结构的材料来实现这一目的。例如，具有特定结构的金等离激元可通过等离激元共振对特定波长的红外信号进行吸收，产生的热量作用于氧化锌热释电材料，影响氧化锌的电极性状态，从而产生对应的电信号。通过调整金等离激元的结构参数，可实现对不同波长红外信号的吸收和探测。

然而，在目前的这种技术中，对红外波长的选择性取决于等离激元的结构。对于固定结构参数的等离激元材料，其可探测的红外波长也是固定的，并且一旦当材料制备完成，其结构参数不能改变。这种技术方法难以实现单一材料对不同红外波长的适用性，限制了其在应用中的灵活性，而且造成材料的浪费和探测过程的复杂。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用分子吸脱附过程选择性探测不同波长红外光的方法，具体为利用表面吸附有不同化学分子的微纳米结构在不同波长的红外信号的激励下发生分子脱附过程的差异，来实现对波长不同红外光的选择性探测。该方法具有灵敏性高、普适性强、节省材料等优点，可在红外信号选择性探测以及成像等领域进行广泛应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

利用分子吸脱附过程选择性探测不同波长红外光的方法，包括以下步骤：

(1)取三维微纳米结构置于化学分子气氛中，使得三维微纳米结构表面吸附对应化学分子，并达到动态平衡；

(2)对步骤(1)中达到吸附动态平衡的三维微纳米结构施加待测波长的红外光，使得三维微纳米结构表面达到吸附动态平衡的化学分子脱附；

(3)记录化学分子脱附的动态过程所引起的三维微纳米结构的性质变化，形成图谱，再用数学方法分析后得到待测波长曲线，将待测波长曲线与波长标准曲线比对，即实现不同波长红外光的选择性探测。

进一步的，所述化学分子为无机分子、有机分子或生物大分子。化学分子能够在三维微纳米结构表面进行吸附，并形成稳定的吸脱附平衡，即单位时间内吸附到三维微纳米结构表面的化学分子的量等于从三维微纳米结构表面脱附的化学分子的量。当受到激发后，化学分子又能从三维微纳米结构表面脱附。无机分子可以选择水、二氧化碳、氨气、及氢气等；有机分子可以选择甲醇、乙醇、丙醇等醇类，也可以选择酚类，醛类等；生物大分子可以选择蛋白质、多肽、糖类、核酸等。