[发明专利]一种双层手性微纳结构及其制备方法

说明书

本发明涉及手性微纳结构制备领域，具体涉及一种双层手性微纳结构及其制备方法，上层为设有L形孔洞的第一贵金属层、下层为设有纳米棒的第二贵金属层，在不同圆偏振光照射时，L形孔洞和纳米棒之间产生不同的耦合，导致共振强度不同和透射率的差异，从而产生强圆二色性。在本发明中，仅需要电子束刻蚀一次、蒸镀一次贵金属材料即可制备双层手性微纳结构，节省材料和时间，简化了制备工艺步骤。另外，可以实现圆二色性的动态调控，可以在本发明中结构的基础上进行二次蒸镀，实现结构薄膜厚度和纳米棒厚度的调控，应用灵活方便，在手性微纳结构制备领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及手性微纳结构制备领域，具体涉及一种双层手性微纳结构及其制备方法。

背景技术

人造手性表面等离激元微纳结构与光之间具有更强的相互作用，在分析化学、生物传感、圆偏振器件等多领域具有重要的应用。

目前，制备人造手性表面等离激元微纳结构的技术主要有电子束刻蚀法、激光直写法、分子自组装法。电子束刻蚀法可用于制备高精度尺寸的平面人造手性表面等离激元微纳结构。激光直写法可用于制备微米级别的三维人造手性表面等离激元微纳结构，例如螺旋或锥形金属螺旋。分子自组装法通过化学键将分子与金属纳米结构链接起来构成手性表面等离激元微纳结构，例如研究人员以DNA双螺旋为模板，将多个金纳米球组装成双螺旋排列的人造手性表面等离激元微纳结构。

双层手性微纳结构相比于单层手性微纳结构具有更强的圆二色性。例如，双层希腊十字纳米结构的圆二色性远大于单层希腊十字纳米结构的圆二色性。双层手性微纳结构受到研究者普遍的关注。

在双层手性微纳结构的制备中，分子自组装法无法完成、激光直写法不能制备纳米尺寸的结构特征，这是因为激光直写法的激光波长决定了人造手性表面等离激元微纳结构的集合尺寸，但是激光波长受到光学衍射的限制，难以制备纳米级别的人造手性表面等离激元结构。在传统应用电子束刻蚀法中，需要用到两次电子束刻蚀，并且需要进行套刻，制备难度高，需要的时间长、成本高。因此，探索具有较强信号的双层结构及其制备方法是该领域的重要研究内容。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种双层手性微纳结构及其制备方法。

一方面，本发明提供了一种双层手性微纳结构，包括衬底、第二贵金属层、透明介质层、第一贵金属层，透明介质层置于衬底上，第一贵金属层置于透明介质层上，第一贵金属层和透明介质层内设有贯穿的L形孔洞，L形孔洞周期排布，L形孔洞包括孔洞第一臂和孔洞第二臂，第二贵金属层包括周期排布的纳米棒，纳米棒置于衬底上孔洞第二臂内。

更进一步地，衬底的材料为导电玻璃。

更进一步地，L形孔洞为直角L形。

更进一步地，第一贵金属层和第二贵金属层的材料为金或银。

更进一步地，纳米棒的厚度小于透明介质层的厚度。

更进一步地，透明介质层的材料为PMMA。

更进一步地，L形孔洞排布的周期为矩形周期。

更进一步地，孔洞第一臂和孔洞第二臂的方向平行于矩形周期的两边。

另一方面，本发明还提供了一种双层手性微纳结构的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤1、准备所述衬底：根据实际需要，用玻璃刀将导电玻璃切割成边长为1cm的小方块，注意保持每个小方块边角的完整性；接下来是对衬底的清洗工作，先分别用丙酮和酒精对其超声清洗15分钟，再用去离子水超声清洗3分钟，最后用氮气将清洗好的衬底吹干以备待用；

步骤2、甩胶：打开匀胶机电源，设定好时间60s和转速4000rpm，用万用表测出衬底的正反面，将其正面朝上吸附于匀胶机样品盘上；冰箱里取出PMMA(AR-P 672.03)，吸管吸取PMMA一滴，滴于衬底中心，打开匀胶机开关进行甩胶；