[发明专利]一种磁场偏置的手性分子传感器件

说明书

本发明涉及磁光表面等离子共振纳米光学器件以及手性分子传感的交叉领域，具体为一种磁场偏置的手性分子传感器件。本发明采用高磁光效应和低损耗的磁性氧化物材料结合顶层贵金属等离子共振结构层的表面等离子共振或腔体谐振的设计，实现磁性氧化物层的磁圆二色性大于等于顶层贵金属等离子共振结构层的结构手性，从而可以通过外加磁场偏置简单、有效地消除结构手性，精确的获得手性分子的信号，且依然保持强的光学手性近场增强，解决结构加工误差问题；并且由于器件是亚波长结构，利于器件的小型化和集成化，可应用于生物制药领域的手性药物分子的检测。

技术领域

本发明涉及磁光表面等离子共振纳米光学器件以及手性分子传感的交叉领域，具体为一种磁场偏置的手性分子传感器件。

背景技术

手性分子在自然界中普遍存在，如组成生物体的氨基酸、蛋白质和糖类等。针对人体疾病，需要特定单一手性的药物才能治愈疾病，而相反手性药物会危害人体健康。因此，手性药物分子检测在生物制药领域极其的重要。

目前，常用的手性药物检测的方法：一是利用的手性结构的光学圆二色性来检测；另一个是用已知手性的分子与待测分子相互作用来辨别。前者测试方法简单、快速，而后者费时且昂贵。因此，利用光学圆二色性的方法检测手性药物分子，成为近几年该领域研究的热点。然而，手性分子的光学手性信号主要在紫外频段，在可见光和近红外手性信号弱。我们需要大量的手性分子溶液，经过长时间的积分才能获得微弱的信号。

近几年，研究者们通过用手性纳米光学结构的光学手性近场增强来提高手性分子的手性信号，如金的“卐”结构^[1]，金的“手里剑”结构^[2,3]等。尽管手性纳米光学结构可以实现数量级的手性信号的提高，但是手性结构本身的结构手性信号会掩盖手性分子的信号，存在破坏手性分子立体化学信息的风险。针对这一情况，已有的解决方法是利用手性对映体结构，通过两者手性信号的叠加达到消除结构手性要求。但是，由于制备的误差，结构手性很难完全消除，仍然存在掩盖手性信号的风险^[4]，且信噪比低。

[1]E.Hendry,T.Carpy,J.Johnston,et.al.Ultrasensitive detection andcharacterizationof biomolecules using superchiral fields,Nat.Nanotechnol.5,783(2010).

[2]R.Tullius,G.W.Platt,L.K.Khorashad,et.al.Superchiral plasmonicphase sensitivity for fingerprinting of protein interface structure,ACSNano11,12040(2017).

[3]R.Tullius,A.S.Karimullah,M.Rodier,et.al.“Superchiral”spectroscopy:detection of protein higher order hierarchical structure with chiralplasmonic nanostructures.J.Am.Chem.Soc.137,8380-8383(2015).

[4]S.Yoo,Q-Han Park,Metamaterials and chiral sensing:a reviewoffundamentals and applications,Nanophotonics8,249-261(2019)

发明内容

针对上述存在问题或不足，为了解决手性纳米光学平台存在结构手性无法消除的问题，本发明旨在提出一种磁场偏置的手性分子传感器件。

本发明采用的技术方案具体如下：

一种磁场偏置的手性分子传感器件，由依次堆叠的顶层贵金属等离子共振结构层、中间磁性氧化物层、底层耐高温导电金属层和基底构成。