[发明专利]一种用于调控分子发光的等离激元结构及制备方法

说明书

本发明公开了一种用于调控分子发光的等离激元结构，包括光学衬底和主发光层，主发光层设置于光学衬底之上，主发光层中组装有发光分子，主发光层包括间隔层和金属纳米粒子，金属纳米粒子排布于间隔层之上，本发明还公开了上述结构的制备方法。本发明通过上述结构的设置可实现增强发光分子的发光强度，调控发光分子的发光位置。

技术领域

本发明涉及光致发光的技术领域，尤其涉及一种用于调控分子发光的等离激元结构及其制备方法。

背景技术

光致发光通常包括荧光和磷光，通常，当分子或物体受到光源照射时，分子通过吸收光子能获得能量，而物质处于高能态时不稳定，物质会很快较高能级的激发态后返回基态，返回基态过程中，如果是以释放光子的形式，则称之为光致发光。而根据延迟时间的不同，光致发光可以分为荧光和磷光。紫外辐射、可见光及红外辐射均可引起光致发光。

由于单个系统中的荧光和磷光通常覆盖具有相当大能量差异的单个光谱区域，因此单线态-三线态发射强度的调节引起了对光发射、光电、光子频率等领域中的重大关注。然而缺乏一种简单方便的方法直接调控荧光和磷光的发射强度与发射峰位置。局域表面等离激元由于其强大的特性，已被广泛的应用于表面增强拉曼(SERS)、表面增强荧光、表面增强磷光等领域。然而，如何利用局域表面等离激元，调控分子光谱的强度，尤其是改变发光分子的谱峰位置，一直存在着结构设计的困难。因为局域表面等离激元对于发光分子的发光情况的影响是十分复杂的。因此需要通过构筑精准的局域表面等离激元模型，增强发光分子的发光强度、调控发光分子的发光位置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种用于调控分子发光的等离激元结构及其制备方法，本发明通过构筑等离激元模型，不仅能增强发光分子的发光强度，还可以调控发光分子的发光位置。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种用于调控分子发光的等离激元结构，包括光学衬底和主发光层，所述主发光层设置于光学衬底之上，所述主发光层中组装有发光分子，所述主发光层包括间隔层和金属纳米粒子，所述金属纳米粒子排布于间隔层之上。

进一步地，所述发光分子组装于金属纳米粒子上。

进一步地，所述发光分子组装于间隔层之中。

进一步地，所述间隔层设置为多层结构，所述发光分子以层状分布于所述间隔层中。通过调控发光分子于多层结构的间隔层中的分布或间隔层的厚度调控发光强度。

进一步地，所述金属纳米粒子设置为金属纳米粒子层或阵列。通过调控金属纳米粒子的材料、粒径和结构调控发光强度和发光峰位置。

进一步地，所述金属纳米粒子表面还包覆有绝缘壳层。

进一步地，所述发光分子组装于所述绝缘壳层上。通过调控所述绝缘壳层的厚度调控发光强度。

进一步地，所述金属纳米粒子设置为贵金属纳米粒子，所述金属纳米粒子的粒径设置为10nm-500nm。

进一步地，所述发光分子包括曙红、曙红B、曙红Y、玫瑰红中的一种或多种。

进一步地，所述间隔层的材料设置为SiO₂、HfO₂、TiO₂、TiN、Al₂O₃、AlN中的一种或多种，厚度设置为1nm-30nm。

进一步地，所述间隔层的材料设置为聚(烯丙胺)盐酸盐、聚苯乙烯磺酸盐、聚甲基丙烯酸甲酯中的的一种或多种，所述间隔层的厚度设置为1nm-25nm。

本发明还提供了一种上述用于调控分子发光的等离激元结构的制备方法，包括：采用逐层组装的方式于光学衬底上形成主发光层，其中采用滴加法或两相界面法将金属纳米粒子排布组装于间隔层之上。