CN104736471B

CN104736471B - 纳米天线和用于其制备和使用的方法

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Publication number: CN104736471B
Application number: CN201280076469.2A
Authority: CN
Inventors: 陈胜伟; C·J·罗斯福斯
Original assignee: Empire Technology Development LLC
Current assignee: Empire Technology Development LLC
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2032-08-16
Also published as: CN104736471A; US20140048726A1; WO2014028017A1; US8698096B2

Abstract

描述了谐振频率在电磁频谱的光或接近红外区域中的纳米天线以及制造该天线的方法。该天线包括多孔膜；多个纳米线，其被布置在多孔膜中；以及单层的纳米球，每一个纳米球具有与纳米线的直径大致相同的直径。纳米球与纳米线电学串联。

Description

纳米天线和用于其制备和使用的方法

背景技术

天线大致为转换器设备，其接收或发射电磁辐射。可以由天线接收或发射的辐射频率取决于天线的尺寸、光速以及电子能够在天线的材料介质中行驶的距离(电子迁移率)。因为电磁波在介质中传播比在自由空间中传播更慢，相同数量的波在自由空间中将比在传输介质中跨越更大的距离，由此传输介质被认为具有比其物理长度更长的电长度。通常，天线的电长度以与天线的谐振频率相对应的(天线介质中)波长为单位来表示。

天线通常与具有大约30千赫(kHz)至大约30千兆赫(GHz)的频率的信号相关联，并且可以与例如长波AM无线电广播、无线LAN、雷达和卫星电视广播相关联。通常，天线的电长度与天线谐振时辐射的自由空间波长近似。例如，偶极天线通常是大约1/4的自由空间波长。类似地，天线的物理长度与天线谐振时辐射的天线介质中的波长近似。考虑到电磁辐射的波长在介质中比在自由空间中短，天线的物理长度通常比其电长度短。

为了使特定物理长度的天线以所需的频率谐振，天线的电长度能够通过添加合适的电抗元件(例如电容器或者电感器)而被修改。对于低频率(长波长)发射或接收，天线的物理长度变得太长而在经济上或物理上不可行。因此，天线的电长度通过添加合适的电抗元件而被加长，以容许更短的天线以更低频率谐振。另一方面，更高频率(例如光频)的发射或接收可能需要缩短天线的电长度，从而使物理长度更长。

发明内容

本公开不限于所描述的特定的系统、装置和方法，因为这些可变化。描述中所使用的术语仅仅是为了描述特别的版本或实施例，而并不旨在限制范围。

如在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物，除非上下文另外明确地指示。除非被定义，否则本文中所使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。在本公开中没有什么应当被解释为承认由于先有发明在本公开中所描述的实施例没有资格预期这样的公开。如在本文中使用的，术语“包括”意味着“包括但不限于”。

在一个实施例中，描述了一种制造纳米天线的方法。多个纳米线被布置在多孔膜和单层的纳米球中，以形成纳米天线。纳米球具有与纳米线的直径大致相同的直径，其被放置为与纳米线电学串联。

在一个实施例中，描述了一种纳米天线，其包括多孔膜；多个纳米线，其被布置在多孔膜中；以及与纳米线电学串联的单层的纳米球。纳米球具有与纳米线大致相同的直径。

在一个实施例中，描述了一种制造可调谐着色体(colorant)的方法。该方法可以包括以下步骤：提供至少一个纳米天线；以及将可以由纳米球制成的至少一个电抗元件放置为与纳米天线电接触。

在一个实施例中，可调谐着色体可以包括纳米天线和电阻元件。纳米天线可以包括多孔膜；多个纳米线，其被布置在多孔膜；以及与纳米线电学串联的单层的纳米球。纳米球具有与纳米线大致相同的直径。

附图说明

在以下详细说明书中，参考形成了其一部分的附图。在附图中，相似的附图标记通常表示相似的部件，除非上下文在此明确给出相反指示。详细说明书、附图和权利要求中所述的示例性实施例并非意在限定。可以不脱离在此所述的主题的精神或范围而采用其他实施例并且做出其他改变。将易于理解的是，如在此通常所述以及附图中所示的本公开的特征方面可以以大量不同配置结构而设置、替换、组合和设计，所有这些明确地是预期的并且构成了本公开的一部分。

图1描述了根据一个实施例的制造纳米天线的说明性方法的流程图。

图2描述了根据一个实施例的说明性纳米天线的示意图。

图3描述了根据一个实施例的说明性可调谐着色体的符号框图。

具体实施方式

每个天线具有特性阻抗，其被限定为在天线中任何给定点处电压与电流的比。通常，天线的阻抗是取决于电压(或者电流)的频率的一个复数。复阻抗的实数部分是纯电阻并且与频率无关。复数部分(也称为电抗)是阻抗的频率相关部分，并且可以与频率成正比(电感电抗)或者与频率成反比(电容电抗)。天线的谐振频率被限定为天线的电容阻抗和电感阻抗彼此相等且相反时的频率，由此彼此抵消并使得在该频率处的阻抗具有纯电阻性。在这一频率处的电压和电流彼此同相位。

天线的复数阻抗可以由以下公式确定：

Z_a＝R_a+iX_a-(Eq.I)

其中R_a是天线的电阻，并且X_a是天线的电抗，其具有根据以下公式的电容性分量和电感性分量：

X_a＝X_C+X_L＝(-1/ωC)+ωL-(Eq.II)

其中ω＝2πf，其是角频率，并且f是频率。

显然，通过改变电感阻抗和电容阻抗中的一个或两者，天线的谐振频率能够被改变。

通常，天线的谐振频率取决于天线的几何结构和材料，但可以通过向天线电路添加电抗元件而调制。天线的物理长度通常大概与谐振频率成反比。通过添加电容性元件来提高具有给定几何结构的天线的谐振频率指的是在电学上缩短天线，由此允许在比通过其物理长度确定的频率更高频率处的谐振。通过添加电感性元件来减小具有给定几何结构的天线的谐振频率指的是在电学上加长天线，由此在比通过其物理长度确定的频率更低频率处的谐振。

考虑到光和接近红外的频率(大约12太赫(THz)至大约800THz)的波长是大约1微米(μm)至大约400纳米(nm)，以光频和接近红外的频率处的谐振的天线的所需物理长度使得制造这种天线成为一个重大的挑战。因为光频在金属的等离子频率范围内，量子效应适用在这些频率处，并且传统的天线理论必须要被修改。由此，与使用合适的非传统的纳米级电抗元件的电缩短相结合的天线的纳米级制造可以提供潜在的方案，用于产生在光频以及接近红外的频率处谐振的纳米天线。

图1描述了根据一个实施例的制造纳米天线的说明性方法的流程图。该方法可以包括以下步骤：101将多个纳米线布置在多孔膜中；以及102将单层的纳米球放置为与纳米线电学串联，以形成纳米天线。纳米球可以具有与纳米线大致相同的直径。在一些实施例中，纳米天线可以具有大约12THz至大约800THz的谐振频率。谐振频率的特定示例能够包括12THz、25THz、50THz、100THz、200THz、300THz、400THz、500THz、600THz、700THz、800THz以及这些值中任意两个之间的范围。

在一些实施例中，该方法可以进一步包括以下步骤：103将聚合物层放置为与单层的纳米球电接触。在一些实施例中，步骤103中，聚合物层可以通过例如使用化学方法沉积该聚合物层来被放置在单层的纳米球之上。在一些实施例中，步骤103中，聚合物层可以被放置为使得单层的纳米球和聚合物层彼此电学串联。在其他实施例中，步骤103中，聚合物层可以被放置为使得单层的纳米球和聚合物层彼此电学并联。

在一些实施例中，步骤101中，纳米线可以通过物理气相沉积而被沉积在多孔膜中。在一些实施例中，步骤101中，纳米线可以通过使用光刻法形成在薄膜之中并在之后蚀刻掉该薄膜。在一些实施例中，纳米线可以通过自组装而被形成。

在一些实施例中，步骤102中，纳米球可以被沉积在邻接纳米线的井中，以形成单层。该井可以通过蚀刻在通过使用光刻法限定的区域中的多孔膜而被形成。在一些实施例中，步骤102中，纳米球可以被沉积在多孔膜上，以形成单层，从而使得纳米球与纳米线接触。

在一些实施例中，步骤103中，聚合物层可以通过使用化学气相沉积方法而被沉积。在一些实施例中，步骤103中，聚合物层可以通过将聚合物的薄膜放置在单层的纳米球的顶部上而被沉积。

本文中描述了纳米天线的各种实施例。

图2描述了根据一个实施例的说明性纳米天线的示意图。纳米天线210包括多孔膜201；多个纳米线202，其被布置在多孔膜201中；以及单层203的纳米球204，纳米球204具有与纳米线202大致相同的直径，并且与纳米线电学串联。在一些实施例中，纳米天线210具有大约12THz至大约800THz的谐振频率(接近红外频率到光频)。

在一些实施例中，多孔膜201可以由例如氧化铝、硅、二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯等制成。

在一些实施例中，纳米天线210可以额外具有聚合物层205，其与单层的纳米球电接触。在某些实施例中，聚合物层205可以是绝缘层，其由例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、氯丁橡胶、尼龙、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚丙烯腈、硅酮、任意两种或更多的组合和/或等制成。在其他实施例中，聚合物层205可以是导电层，其由例如聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚对苯乙炔(poly(p-phylene vinylene))、聚噻吩和/或等制成。

在光频和红外频率处谐振的纳米天线可以被用于以下应用：例如替代或配合光伏板来将太阳能转换成电能。在这种应用中，期望纳米天线210透明或者半透明的。在一些实施例中，多孔膜201、纳米线202、纳米球204的单层203、以及聚合物层205中的一个或多个可以是透明的。在其他实施例中，多孔膜201、纳米线202、纳米球204的单层203、以及聚合物层205中的一个或多个可以是半透明的。

电容性电抗具有缩短天线的电长度的效果，而电感性电抗具有加长天线的电长度的效果。纳米线202可以用作纳米天线210，其谐振频率由纳米线202的物理长度确定。基于特定的应用，可能需要加长或缩短与纳米天线210与其在某一频率的使用相对应的纳米天线210的电长度。电容性电抗可以通过添加与纳米线202电学串联的单层203的介电纳米球204而被添加。电感性电抗可以通过添加与纳米线202电学串联的单层203的导电纳米球204而被添加。在一些实施例中，纳米球204可以由介电材料制成，例如，聚合物、玻璃、二氧化硅、碳水化合物、木质素、其组合和/或等。在其他实施例中，纳米球204可以由导电材料制成，包括但不限于金属、导电聚合物和/或等。在某些实施例中，如果期望透明度，纳米球204可以由透明的聚合物材料制成。

电阻R_a(Eq.I)、电容性阻抗X_C(Eq.II)和电感性阻抗X_L(Eq.II)以及由此纳米天线210的谐振频率取决于形成纳米天线的纳米线202和纳米球204的尺寸。在一些实施例中，纳米线202可以具有大约3:1(高度：直径)的纵横比，以为纳米天线210提供恰当的阻抗。在某些实施例中，纳米线202可以由金属制成，例如金(Au)、银(Ag)、铁(Fe)、钛(Ti)、铂(Pt)、铜(Cu)、锌(Zn)、铝(Al)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、其组合、其合金和/或等。在其他实施例中，纳米线204可以由掺杂的半导体制成，例如硼掺杂硅、磷掺杂硅和/或等。在又一其他实施例中，纳米线202可以由掺杂的金属氧化物制成，例如，氟掺杂的氧化锡、铟掺杂的氧化锡和/或等。本领域技术人员将认识到，纳米天线210可以通过将本文中列出的任何恰当材料的纳米线202组合成其任意组合而形成。

由纳米球204提供的电抗取决于纳米球的尺寸。基于应用、纳米线202的尺寸以及所需要的谐振频率，如从以上列出的等式确定的，纳米球204可以具有大约5nm至大约50nm、大约50nm至大约100nm、大约100nm至大约200nm、大约200nm至大约300nm、大约300nm至大约400nm、大约400nm至大约500nm或者其任意组合的直径。直径的特定示例包括大约5nm、大约50nm、大约100nm、大约200nm、大约300nm、大约400nm、大约500nm以及这些值的任意两个之间的范围。

在一些实施例中，纳米球204可以由介电材料制成，例如，聚合物、玻璃、二氧化硅、碳水化合物、木质素、其组合和/或等。在其他实施例中，纳米球204可以由导电材料制成，包括但不限于金属、导电聚合物和/或等。在某些实施例中，如果期望透明度，纳米球204可以由透明的聚合物材料制成。

以光学范围内的特定频率谐振的纳米天线可以用作与谐振频率相对应的颜色的吸收器，如果所接收到的该颜色的能量被完全消散。例如，通过将纳米天线与电阻元件耦接，由纳米天线接收的能量可以散发为热量。与电阻元件耦接的纳米天线在被放置在反射表面时可以通过将特定颜色从所反射的光移除而用作着色体(colorant)。例如，以红色频率(大约670nm至大约750nm)谐振的纳米天线在与电阻元件耦接时将从所反射的频谱中移除红色，导致表面显示蓝绿色。在一些方面，描述了一种制造可调谐着色体的方法。图3描述了根据一个实施例的说明性可调谐着色体的符号框图。可调谐着色体可以通过将至少一个电抗元件301放置为与纳米天线302电接触而被制造。纳米天线的各种实施例已经在本文中描述。在一些实施例中，纳米天线可以具有大约12THz至大约800THz的谐振频率。

在一些实施例中，纳米天线302可以具有偶极、单极或者槽(slot)配置。在一些实施例中，纳米天线302可以具有特定的方向性或者特定的极性。本文中描述了纳米天线的各种实施例。

在一些实施例中，至少一个电抗元件301可以包括纳米球。在一些实施例中，该至少一个电抗元件301可以是由具有正介电常数的介电纳米球制成的电容性元件。在一些实施例中，该至少一个电抗元件301可以是由具有负介电常数的导电纳米球制成的电感性元件。在一些实施例中，该至少一个电抗元件301是由绝缘聚合物层制成的电阻元件。在一些实施例中，电阻元件与纳米天线302电学并联配置或者与纳米天线302电学串联配置。本文中描述了可以形成至少一个电抗元件的纳米球的各种实施例。

在一些实施例中，该至少一个电抗元件301被配置为容许电抗元件的电抗的调制。在某些实施例中，调制的量通过纳米天线302的计算机模拟确定。

在一些方面，描述了可调谐着色体。可调谐着色体包括纳米天线302和电阻元件301。纳米天线302可以被配置为，使得纳米天线的谐振频率可以取决于电阻元件301的电阻。在这种配置中，着色体的颜色根据电阻元件的电阻改变。在一些实施例中，纳米天线302具有大约12THz至大约800THz的谐振频率。本文中已经描述了纳米天线302的各种实施例。

在一些实施例中，电阻元件被配置为，使得电阻元件的电阻通过生物方法变化，例如附着、吸收或特定分子的吸收、抗体、抗原、蛋白质等。在一些实施例中，电阻元件被配置为将由纳米天线吸收的能量散发为热量。

实施例

实施例1：50THz金纳米线纳米天线的制造

构建被介电纳米球电学缩短的单极纳米天线。纳米天线的谐振频率是与橙色相对应的50THz(600nm的自由空间波长)。具有大约24nm的孔径的100nm厚的多孔氧化铝膜201(图2)被用于这些纳米天线的构建。孔通过电沉积而被金填充，以形成纳米线201。单层的24nm直径PMMA纳米球204被沉积在金填充的氧化铝膜的顶部，随后将2μm厚的PDMS层205放置在纳米球的顶部，以形成纳米天线210。

单层的PMMA纳米球通过浓度限制的扩散被吸收至氧化铝表面。包含PMMA纳米球的悬浮液被适当地稀释并被布置在氧化铝表面上。

PDMS层通过将PDMS前驱物以合适的比率混合、将所得混合物脱气、(基于所需的层面积和厚度计算)布置合适量的经脱气混合物，以形成薄PDMS层，随后以大约45℃将所形成的层固化至少大约8小时。

实施例2：蓝绿色涂层的制造

大约24nm的金纳米线如实施例1中被制造。通过沉积大约24nm直径的PMMA纳米球来缩短纳米线的电波长，使用金纳米线形成以50THz(600nm的自由空间波长)谐振的单极天线。50THz的谐振频率与空气中红色/橙色相对应。包括以这种方式构建的单极天线的膜在暴露于白光下时强力地吸收600nm(红色/橙色)的光，导致蓝绿色着色。这种涂层的颜色可以通过改变金纳米线或者PMMA纳米球的直径而改变。

实施例3：生物可调谐着色体

来自实施例2的PMMA纳米球通过将单克隆抗体特定附着到特定抗原而被功能化。具有功能化的PMMA纳米球的纳米天线被包含在膜中。当这一膜被暴露于特定抗原时，抗原特定地附着到抗体，由此改变PMMA纳米球的电容。光信号、波长转变和/或取决于附着到纳米球的抗原的量的光信号抑制，都会导致纳米天线的谐振频率的改变。

通过使用功能化的金属纳米球，能够构建生物可调谐着色体的类似实施例。在这种情况下，金属纳米球的电感的改变取决于附着到纳米球的抗原的量。

就本申请中所述的特定实施例(意图使其作为各方面的例证)而言本公开不是受限的。如对本领域技术人员来说将显而易见的，在不脱离其精神和范围的情况下可以做出许多修改和改变。通过前述描述，本公开范围内的功能等价的方法和设备(除本文中所列举的那些之外)对于本领域技术人员来说将是显而易见的。意图使这样的修改和改变落在所附权利要求的范围内。本公开仅由所附权利要求的各项以及这样的权利要求所赋予的等同物的全部范围一起来限定。应当理解，本公开并不限于特定的方法、试剂、化合物成分或生物系统(当然其可以变化)。还应当理解，本文中所使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，且并不意图是限制性的。

关于基本上任何复数和/或单数术语在本文中的使用，本领域技术人员可以按照其适用于的情景和/或应用而从复数转化到单数和/或从单数转化到复数。为了清楚起见，在本文中可能明确地阐述了各种单数/复数变换。

本领域技术人员将理解的是，总之，本文中且尤其是所附权利要求(例如所附权利要求的主体)中所使用的术语通常意图是“开放的”术语(例如术语“包括”应当被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应当被解释为“至少具有”，术语“包含”应当被解释为“包含但不限于”，等等)。虽然就“包括”各种部件或步骤(被解释为意味着“包括但不限于”)而言描述了各种组成成分、方法和装置，但是所述组成成分、方法和装置也可“基本由”或“由”各种部件和步骤“构成”，并且这样的词语应当被解释为定义成员基本上封闭的群组。本领域技术人员将进一步理解的是，如果所引入的权利要求叙述的特定数字是有意的，这样的意图将被明确叙述在权利要求中，并且在没有这样的叙述的情况下不存在这样的意图。例如，作为理解的辅助，下面所附的权利要求可以包含引入性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求叙述。然而，这样的短语的使用不应被解释为暗示着通过不定冠词“一”或“一个”引入权利要求叙述将包含这样引入的权利要求叙述的任何特定权利要求限定到包含只有一个这样的叙述的实施例，即使当该同一权利要求包括引入性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一”或“一个”的不定冠词时也是这样(例如，“一”和/或“一个”应当被解释为意味着“至少一个”或“一个或多个”)；对于用来引入权利要求叙述的定冠词的使用来说情况是同样的。此外，即使明确记载了所引入的权利要求叙述的特定数字，本领域技术人员也将认识到，这样的记载应当被解释为意味着至少所记载的数字(例如，在没有其它修饰的情况下，“两个叙述”的直率叙述意味着至少两个叙述或者两个或更多叙述)。此外，在其中使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯例的那些实例中，通常这样的构造意图是本领域技术人员将理解该惯例的意义(例如，“具有A、B和C等中的至少一个的系统”将包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B一起、具有A和C一起、具有B和C一起以及/或者具有A、B和C一起等的系统)。在其中使用类似于“A、B或C等中的至少一个”的惯例的那些实例中，通常这样的构造意图是本领域技术人员将理解该惯例的意义(例如，“具有A、B或C等中的至少一个的系统”将包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B一起、具有A和C一起、具有B和C一起以及/或者具有A、B和C一起等的系统)。本领域技术人员将进一步理解的是，实际上任何转折性词语和/或提供两个或更多替换术语的短语无论是在说明书、权利要求中还是在附图中都应当被理解为构想包括这些术语中的一个、这些术语中的任一个或这些术语两个的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。

此外，在就马库什群组描述公开的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到，由此也就马库什群组的任何单个成员或成员的子群组描述了公开。

如本领域技术人员将理解的，处于任何和所有目的，诸如在提供书面描述方面，本文中所公开的所有范围也涵盖任何和所有可能的子范围以及其子范围的组合。任何所列出的范围可被容易地理解为足以描述该范围并允许该同一范围被分解为至少相等的两半、三份、四份、五份、十份，等等。作为非限制性示例，本文中所讨论的每个范围可以容易地被分解成欣然地于此被分散为下三分之一、中三分之一和上三分之一，等等。如也将被本领域技术人员理解的那样，诸如“高达”“至少”等的所有语言包括所述的数字并且指的是随后可以如上面所讨论的那样被分解成子范围的范围。最后，如本领域技术人员将理解的，范围包括每个单个成员。因此，例如，具有1-3个单元的群组指代具有1个、2个或3个单元的群组。相似地，具有1-5个单元的群组指代具有1个、2个、3个、4个或5个单元的群组，以此类推。

各种上面公开的和其它的特征和功能或它们的替代可被组合到很多其它不同的系统或应用中。各种当前无法预料或者未预期的替代、更改、变化或对其的改进随后可由本领域技术人员做出，意图使它们中的每个被所公开的实施例包括。

Claims

1.一种制造纳米天线的方法，所述方法包括：

将多个纳米线布置在多孔膜中，其中每个纳米线具有直径；以及

将单层的纳米球放置为与所述多个纳米线电学串联，其中所述纳米球具有与所述纳米线大致相同的直径。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括将聚合物层放置为与所述单层的纳米球电接触。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述聚合物层包括导电层。

4.如权利要求2所述的方法，其中放置所述聚合物层包括将所述聚合物层放置在所述单层的纳米球之上。

5.如权利要求2所述的方法，其中放置所述聚合物层包括将所述聚合物层放置为与所述单层的纳米球电学串联。

6.如权利要求2所述的方法，其中所述多孔膜、所述多个纳米线以及所述聚合物层中的每一个是视觉透明的。

7.如权利要求2所述的方法，其中所述多孔膜、所述多个纳米线以及所述聚合物层中的每一个是视觉半透明的。

8.如权利要求2所述的方法，其中所述聚合物层包括绝缘层，所述绝缘层包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、氯丁橡胶、尼龙、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚丙烯腈、硅酮及其组合中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米球包括介电纳米球。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米球包括导电纳米球。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米球包括透明聚合物。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米球具有5nm至500nm的直径。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米线的纵横比为至少3:1(高度：直径)。

14.如权利要求1所述的方法，其中所述多个纳米线包括金纳米线。

15.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米天线具有12THz至800THz的谐振频率。

16.一种纳米天线，其包括：

多孔膜；

多个纳米线，其被布置在所述多孔膜中，其中每个纳米线具有直径；以及

单层的纳米球，其与所述多个纳米线电学串联，其中所述纳米球具有与所述纳米线大致相同的直径。

17.如权利要求16所述的纳米天线，其进一步包括与所述单层的纳米球电接触的聚合物层。

18.如权利要求17所述的纳米天线，其中所述聚合物层包括导电层。

19.如权利要求17所述的纳米天线，其中所述聚合物层被布置在所述单层的纳米球之上。

20.如权利要求17所述的纳米天线，其中所述聚合物层被布置为与所述单层的纳米球电学串联。

21.如权利要求17所述的纳米天线，其中所述多孔膜、所述多个纳米线以及所述聚合物层中的每一个是视觉透明的。

22.如权利要求17所述的纳米天线，其中所述多孔膜、所述多个纳米线以及所述聚合物层中的每一个是视觉半透明的。

23.如权利要求17所述的纳米天线，其中所述聚合物层包括绝缘层，所述绝缘层包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、氯丁橡胶、尼龙、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚丙烯腈、硅酮及其组合中的一种或多种。

24.如权利要求16所述的纳米天线，其中所述纳米球包括介电纳米球。

25.如权利要求24所述的纳米天线，其中所述纳米球包括导电纳米球。

26.如权利要求16所述的纳米天线，其中所述纳米球包括透明聚合物。

27.如权利要求16所述的纳米天线，其中所述纳米球具有5nm至500nm的直径。

28.如权利要求16所述的纳米天线，其中所述纳米线具有高度、直径以及至少3:1的纵横比(高度：直径)。

29.如权利要求16所述的纳米天线，其中所述多个纳米线包括金纳米线。

30.如权利要求16所述的纳米天线，其中所述纳米天线具有12THz至800THz的谐振频率。

31.一种制造可调谐着色体的方法，所述方法包括：

提供至少一个纳米天线；以及

将包括纳米球的至少一个电抗元件放置为与所述纳米天线电接触。

32.如权利要求31所述的方法，其中所述纳米天线包括：

多孔膜；

多个纳米线，所述多个纳米线被布置在所述多孔膜中，其中每个纳米线具有直径；以及

33.如权利要求31所述的方法，其中所述纳米天线具有12THz至800THz的谐振频率。

34.如权利要求31所述的方法，其中所述电抗元件包括电容器。

35.如权利要求34所述的方法，其中所述电容器包括具有正介电常数的介电纳米球。

36.如权利要求34所述的方法，其中所述电抗元件包括电感器。

37.如权利要求36所述的方法，其中所述电感器包括具有负介电常数的导电纳米球。

38.如权利要求31所述的方法，其中所述电抗元件被配置为容许所述电抗元件的电抗的调制。

39.如权利要求38所述的方法，其中所述电抗的调制通过所述纳米天线的计算机模拟确定。

40.如权利要求31所述的方法，其中所述纳米天线包括偶极天线。

41.如权利要求31所述的方法，其中所述纳米天线包括单极天线。

42.如权利要求31所述的方法，其中所述纳米天线包括缝隙天线。

43.如权利要求31所述的方法，其进一步包括添加与所述纳米天线串联的电阻元件。

44.如权利要求31所述的方法，其进一步包括添加与所述纳米天线并联的电阻元件。

45.一种可调谐着色体，其包括：

纳米天线，其包括多孔膜；多个纳米线，其被布置在所述多孔膜中，其中每个纳米线具有直径；以及单层的纳米球，其与所述多个纳米线电学串联，其中所述纳米球具有与所述纳米线大致相同的直径；以及

电阻元件，

其中所述着色体被配置为基于所述电阻元件的电阻改变颜色。

46.如权利要求45所述的可调谐着色体，其中所述电阻元件具有电阻，所述电阻被配置为通过生物方法而变化。

47.如权利要求45所述的可调谐着色体，其中所述纳米天线具有12THz至800THz的谐振频率。

48.如权利要求45所述的可调谐着色体，其中所述纳米天线具有特定的方向性或极性。

49.如权利要求45所述的可调谐着色体，其中所述纳米天线被配置为吸收谐振频率处的能量。

50.如权利要求45所述的可调谐着色体，其中所述电阻元件被配置为将能量散发为热量。