[发明专利]一种手性信号调控装置

说明书

本发明涉及手性结构技术领域，具体涉及一种手性信号调控装置，包括基底层、导光层、腔壁、手性结构、水溶液、聚苯乙烯小球、凸起；导光层置于基底层上，腔壁置于导光层的四周并围成容器；在容器内，凸起周期性分布在导光层上；手性结构置于凸起的顶面上；水溶液置于容器内，聚苯乙烯小球置于水溶液内。本发明利用光泳现象，改变聚苯乙烯小球在手性结构附近的位置，改变手性结构附近的介电环境，从而实现手性信号调控。相比于应用相变材料，本发明具有手性信号调控幅度大的优点，在手性信号调控领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及手性结构技术领域，具体涉及一种手性信号调控装置。

背景技术

手性是指一个结构的镜像无法与其本身相重合的一种结构特征。手性结构由于其特殊的电磁性质和光学特性而得到广泛的关注和研究。除自然界的手性材料外，人造手性结构实现了特殊的性质，例如负折射率、圆二色性、偏振旋转灯，使得手性结构制备称为了电磁学和光学领域的前沿课题。

研究者应用激光直写、电子束曝光、电子束蒸发倾斜角沉积、DNA模板等方法制备手性结构。但是，手性结构一旦被制备后，其手性信号将不易进行调节。

为调节手性结构的手性信号，研究者采用相变材料，在外界电场或磁场作用下，材料内部的温度上升导致内部结构由非晶态向晶态转化，或由晶态向非晶态转化，导致折射率改变，从而改变结构的手性信号。例如，授权专利CN111965849B公开了一种基于GST相变材料温度控制的可控手性结构及控制方法：该结构由周期性单元组成，每个单元由GST微纳结构、二氧化硅薄膜和金衬底构成，通过在二氧化硅膜上制备具有手性的GST阵列，在近红外波段实现了圆二色性，通过改变GST的温度实现了对圆二色性的调节。在基于相变材料的手性信号调控中，温度、电场、磁场等外界因素对相变材料的折射率改变小，导致手性结构的手性信号改变幅度小，探索基于新原理、新机制的手性信号调控装置，具有重要的实用价值。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种手性信号调控装置，包括基底层、导光层、腔壁、手性结构、水溶液、聚苯乙烯小球、凸起；导光层置于基底层上，腔壁置于导光层的四周并围成容器；在容器内，凸起周期性分布在导光层上；手性结构置于凸起的顶面上；水溶液置于容器内，聚苯乙烯小球置于水溶液内。相比于应用相变材料，本发明提供了另外一种调控手性信号的构思，即利用光泳现象改变聚苯乙烯小球在手性结构附近的位置，改变手性结构附近的介电环境，从而实现手性信号调控。本发明所述的手性信号指圆二色性信号。其他手性信号，例如非对称传输、偏振态转化，具有类似的性质。

更进一步地，基底层的材料为二氧化硅。选择基底层的材料为二氧化硅，便于可见光穿过。这样一来，可以在本发明的顶部照射入射光，在本发明的底部接收出射光，也就是通过出射光的差异确定手性信号，或实现手性信号。

更进一步地，水溶液为去离子水溶液。去离子水溶液的导电能力差，离子含量少，便于聚苯乙烯小球在水溶液内移动。

更进一步地，手性结构的材料为贵金属。更进一步地，贵金属为金或银。贵金属手性结构能够实现强圆二色性。另外，手性结构的材料还可以选择为半导体材料，例如硅；手性结构的材料还可以选择为相变材料，例如GST和二氧化钒。

更进一步地，导光层的材料为红外透光材料。在导光层输入红外光，红外光传播进入凸起，从凸起的侧面出射，进入水溶液，照射水溶液内的聚苯乙烯小球，使得聚苯乙烯小球产生光泳现象。

更进一步地，导光层的材料为硒化锌。硒化锌对红外光的吸收少，另外对较长波长的可见光的吸收也少，不仅可以透过红外光，而且可以让可见光穿过，便于探测本发明的手性信号。

更进一步地，手性结构为L形手性结构。当光泳现象发生时，改变了L形手性结构两臂的介电环境，从而改变了L形手性结构的圆二色性。

更进一步地，凸起的顶面为矩形，L形手性结构的一臂平行于矩形的边。当光泳现象发生时，更多地改变L形手性结构的圆二色性。