[发明专利]基于三维蘑菇状金纳米结构的高容量等离激元编码及其制法和应用

说明书

本发明提供了一种基于三维蘑菇状金纳米结构的高容量等离激元编码及其制法与应用。该制备方法包括：将金纳米颗粒通过静电作用组装在羧基硅烷修饰的基底上，得到组装金颗粒的基底；将组装金颗粒的基底表面旋涂聚合物薄膜；对涂覆有聚合物薄膜的基底进行刻蚀，在掩模板的作用下将设计的编码按区域通过控制刻蚀时间进行差异化的刻蚀，使基底表面上不同区域的金颗粒暴露出不同的高度；将暴露金颗粒的基底浸入原位生长液中进行生长，得到基于三维蘑菇状金纳米结构的等离激元编码。由上述制备方法制备得到的等离激元编码理论上可以具备更高的容量，在应用于信息加密时，可以提高被加密信息的安全性。

技术领域

本发明涉及一种等离激元编码的制备方法，尤其涉及一种具有高容量的等离激元编码的制备方法，属于纳米材料技术领域。

背景技术

自20世纪以来，信息安全一直受到公众的高度重视，其与个体用户资源、企业数据库的建立，甚至国家技术的保护都息息相关。

信息保护的一种途径是利用编码来存储需要被保护的信息，从而防止未经授权的使用和篡改。常见的材料包括光子晶体(Small 2019,15,1900056)、发光纳米粒子(Angew.Chem.Int.Ed.2021,60,7041)、量子点(Nat.Biomed.Eng.2017,1,56)以及等离激元纳米结构(ACS Nano 2020,14,8276；ACS Appl.Mater.Interfaces 2020,12,6176)等都已被报道适用于制备编码。其中，等离激元系统由于具有表面等离激元共振(LocalizedSurface Plasmon Resonance，LSPR)效应而展现出优异的光学特性，使其被认为是最有前途的制备编码的材料之一。LSPR效应能够使由等离激元纳米结构组成的编码实现多种信号的响应，例如多元的光吸收、光散射，不同程度的拉曼散射信号或荧光信号的增强。此外，这些信号都可以被普通光学设备直接读取，这使得等离激元编码在如信息加密和防伪等实际应用中具有很大的应用潜力。

制备等离激元编码要求将具有不同响应的等离激元纳米结构以图案化的方式组装在同一个平台上。

尽管目前关于制备等离激元编码的研究已有报道(Nat Chem,2015,7,646；ACSAppl.Mater.Interfaces 2020,12,6176；Adv.Functl.Mater.2021,31,2100286；Adv.Mater.2021,2100325)，但都只展示了制备单一或二元的编码。由于单一或二元编码存储信息的容量有限，导致其在用于信息保护时存在干扰信息不足的限制。

因此，为了在信息存储的过程中可以编码更多的干扰信息用以增加目标信息的隐蔽性，在单个平台上排列具有更高集成度的多重纳米结构以制备更高容量的等离激元编码是具有重要意义的。然而，目前尚未报道一种先进的策略可用于在一个基底上构建具有高容量的等离激元编码。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有高容量的等离激元编码的制备方法。

为了实现上述技术目的，本发明首先提供了一种基于三维蘑菇状金纳米结构的等离激元编码的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

将金纳米颗粒通过静电作用组装在羧基硅烷修饰的基底上，得到组装金颗粒的基底；

在组装金颗粒的基底表面旋涂厚度为90nm-100nm的聚合物薄膜；

对涂覆有聚合物薄膜的基底进行刻蚀，在掩模板的作用下将设计的编码(欲获得的编码)按区域通过控制刻蚀时间进行差异化的刻蚀，使基底表面上不同区域的金颗粒暴露出不同的高度；

将暴露金颗粒的基底浸入原位生长液中进行生长，得到基于三维蘑菇状金纳米结构的等离激元编码。

本发明的基于三维蘑菇状金纳米结构的等离激元编码的制备方法是通过将多种不同形貌的三维蘑菇状金纳米结构排列在同一个基底上而实现的；具体地，