[发明专利]一种基于手性TDBC包覆的单银纳米线结构设计方法

说明书

本发明涉及基于手性TDBC包覆的单银纳米线结构设计方法，是一种对单银纳米线结构的设计，属于光学和信号处理领域，其特征在于采用如下步骤：(1)确定手性TDBC的介电常数；(2)确定单银纳米线的SPP模式；(3)确定判断结构的有效指标；(4)确定传播长度；(5)确定最大Δn'/n'和|ΔL/L|。本发明考虑了被左TDBC和右TDBC覆盖的两根银纳米线的系统，利用时域有限差分法进行模态分析，证明本结构在色散和传播长度上具有出色的表现，其次，采用两种模式进行分析，使得手性分子在色散关系和传播长度方面都非常出色，提高系统分析预测的准确度和有效性，在手性分子检测中具有潜在的应用。

技术领域

本发明涉及光学和信号处理领域，主要是一种对单银纳米线结构的设计方法。

背景技术

目前，在手性环境中，对映构体通常表现出不同的特性，尤其在与手性化合物相互作用时，表现出两种不同的特性，因此，对于手性传感器的研究具有重要的意义。针对手性分子的识别，传统的方法是采用色谱法、毛细管电泳法、圆二色性法等，这些方法不仅响应消耗的时间长，并且成本高昂，极大程度上浪费了人力物力。随着纳米技术的发展，将纳米技术应用到手性分子的识别上，是一项重大的突破。

将结合银物质的纳米技术应用到手性传感器中，是当今研究的热点。手性分子广泛存在于医疗、化工、物理以及生活生产实践的各个方面，正因为手性分子在各个性质上表现出不同的特性，探索一种正确、简单、快捷以及灵敏的结构以及方法对手性分子进行检测，是至关重要的。研究手性分子与银纳米线的色散、以及传播距离的变化，对合理恰当的应用光纤技术具有一定的推动作用。现有的光纤技术，通信容量大、耗损率低，抗电磁干扰能力强，保密能力和安全性能好，建立一种新的设计方法，进一步加强光纤的优点，扩大光纤的应用范围。因此，要对光纤信息的传输进行优化，保证传输质量，延长传输过程的传播长度，必须要设计一种高效、准确、灵敏的结构，有效的减少识别时间，提高手性分子识别准确率，提升手性分子识别的灵敏度，为光纤传感技术的众多应用领域提供实时、准确的手性分子识别，对行业技术的发展提供一定的支持。

发明内容

针对上述现存技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种基于手性TDBC包覆的单银纳米线结构设计方法，其主要的模型图如图1所示。

技术方案实施步骤如下：

(1)确定手性TDBC的介电常数ε_TDBC：

式中，i指的是左或者右，为背景的索引，w_i是手性TDBC的共振频率，γ_i是手性TDBC的阻尼系数，f_i是振荡器强度，受到手性TDBC摩尔浓度的影响，w是入射光的频率。

(2)确定单银纳米线的SPP模式：

对于单银纳米线的无限手性TDBC涂层，即手性TDBC的厚度趋近无穷的情况下：

式中，H_m为对本征矩求解边界积分，J_m为对本征矩求解雅克比变换，H'_m为对H_m进行求导运算，J'_m为对J_m进行求导运算，k_z是SPP模式的本征矩，其数量为m，是Ag圆柱体内部的横向动量，是Ag圆柱体外部的横向动量，是银的介电常数，是Ag圆柱体内部的总动量，是Ag圆柱体外部的总动量，_c是光速，R是银纳米线的半径。

(3)确定判断结构的有效指标n_eff：

n_eff＝n'+in'＝k_z/k₀