CN105866039A - 一种实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，所述方法是在聚苯乙烯小球模板上按顺时针或逆时针方向旋转依次蒸镀A、B、C、D四种材料,其中A为绝缘体材料，B为半导体材料，C和D为金属材料，且四种材料的电导率A<B<C<D；采用正入射法在该非手性结构样品上测量可得到圆二色光谱。本发明的非手性结构采用正入射法实现圆二色性比传统的非手性结构采用斜入射法实现圆二色性得到的信号更精确，同时，采用本发明方法制备的非手性结构样品可用于增强生物分子的手性信息，作为传感器件。

Description

一种实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法
技术领域
本发明涉及一种实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，可应用于信息存取、传感器、手性分离膜等相关领域。
背景技术
手性一词源于希腊语，表示结构的对称性，在多种学科中都有重要的意义。如果某物体与其镜像不同，则其被称为"手性的"，且其镜像是不能与原物体重合的，就如同左手和右手互为镜像而无法叠合。手性是生命过程的基本特征，构成生命体的有机分子绝大多数都是手性分子。
根据已经公开的技术，圆二色性(CD,circular dichroism)是研究手性化合物一个十分重要的手段, 在特定波长上的科顿效应(Cotton Effect)的正、负与旋光谱的左、右旋一样,对手性对映体的宏观标识具有同等作用,并可通过一些规则对手性对映体的绝对构型进行判定。
自然存在的手性结构，圆二色性比较弱，不利于更广泛的应用。由于金属与光有更强烈的相互作用，金属纳米结构具有更强的圆二色性。根据已公开的文献报道，金属纳米结构实现圆二色性的方法最主要的有两种，第一种是光正入射到金属手性纳米结构实现圆二色性（Yizhuo He，George K.Larsen.Tunable Three-Dimensional Helically Stacked Plasmonic Layers on Nanosphere Monolayers. Nano Lett. 2014, 14, 1976−1981）；第二种是光的斜入射到金属非手性结构实现圆二色性(Wuxing Lu,Jian Wu，Qiannan Zhu.Circular dichroism from single plasmonic nanostructures with extrinsic chirality.Nanoscale,2014,6,14244)。而利用非手性结构通过光的正入射的方式实现圆二色性的方式在国内外尚未见报道。
本发明制备了一种非手性的金属纳米结构，通过光的正入射测量证明该非手性的金属纳米结构具有圆二色性。本发明是利用材料的差异制备非手性结构，通过光的正入射实现圆二色性，不同于传统的两种实现圆二色性的方法。且传统非手性结构实现圆二色性，采用的是斜入射的方法，测量信号不够精确，本发明提供的技术方案能够实现在非手性结构上，利用直入射的方法实现圆二色性，且测量信号更加精确。
发明内容
本发明提供一种实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，本方法不同于传统的金属纳米结构实现圆二色性的方法，且相对于传统的实现圆二色性的非手性结构采用的斜入射测量方法，正入射法测量信号更加精确。同时，采用本发明的制备方法制备的非手性金属纳米材料，可用于增强生物分子的手性信息，作为传感器件。
本发明通过以下技术方案实现：一种实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，所述制备方法是在聚苯乙烯小球模板上依次蒸镀A、B、C、D四种材料，其中A为绝缘体材料，B为半导体材料，C和D为金属材料，且四种材料的电导率A<B<C<D,采用正入射法在该非手性结构样品上测量可得到圆二色光谱。
上述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，所述制备方法如下：
步骤1，准备玻璃片a和两片玻璃片b，并清洗干净；
步骤2，将经步骤1清洗过的两片玻璃片b叠起来放入培养皿，在培养皿中注入去离子水，去离子水液面低于上面的玻璃片b的上表面；
步骤3，将聚苯乙烯小球悬浮液与酒精混合，装入样品管超声3分钟；
步骤4，将步骤3中超声好的聚苯乙烯小球与酒精混合溶液注入到步骤2中玻璃片b的上表面，聚苯乙烯小球溶液会在去离子水溶液表面扩散，形成单层的聚苯乙烯小球膜；
步骤5，在步骤4的去离子水溶液中缓慢注入去离子水，提升溶液液面；
步骤6，用Tx100溶液聚合步骤4中形成的去离子水液面的单层聚苯乙烯小球膜；
步骤7，在经过步骤6处理的没有单层聚苯乙烯小球膜的区域放入玻璃片a，把玻璃片a的位置调整到单层聚苯乙烯小球膜的下方，然后用镊子提起玻璃片a，将保留单层聚苯乙烯小球膜的玻璃片a放入40℃的烤箱中烤干，得到单层聚苯乙烯小球模板；
步骤8，将步骤7中得到的单层聚苯乙烯小球模板，用双面胶粘在基底上，放入真空镀膜机，抽真空；
步骤9，将步骤8中得到的单层聚苯乙烯小球模板，按顺时针或逆时针方向旋转镀膜；
步骤10，冷却仪器，充氮气，取出样品。
上述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，所述玻璃片a和玻璃片b的宽度均不大于1cm。
上述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，所述步骤1清洗的过程是：将所述玻璃片用洗涤剂刷洗干净，用丙酮超声15分钟，用去离子水冲洗干净丙酮，再用酒精超声15分钟，用去离子水冲洗干净酒精，放入去离子水中保存备用。
上述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，所述步骤3中聚苯乙烯小球的直径为380nm，聚苯乙烯小球悬浮液与酒精的体积比为1:1～5:1。
上述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，所述步骤4的具体过程是将聚苯乙烯小球混合溶液用针管慢慢注入到两片玻璃片表面，聚苯乙烯小球溶液会在去离子水溶液表面扩散，形成单层的聚苯乙烯小球膜，持续慢慢的注入溶液直到单层聚苯乙烯小球布满整个液面。
上述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，所述步骤9镀膜的开始条件为步骤8所述真空镀膜机的腔体压强低于3×10-6Torr 。
上述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，所述步骤9镀膜的过程为：将步骤8中所述的基底倾斜4°，蒸镀A100nm；将蒸镀完A的基底，顺时针旋转90°，蒸镀B100nm；将蒸镀完B的基底，顺时针旋转90°，蒸镀C100nm；将蒸镀完C的基底，再顺时针旋转90°，蒸镀D100nm；所述逆时针镀膜是将基底在镀膜的时候按照逆时针依次旋转90°，蒸镀A100nm，B100nm，C100nm，D100nm。
上述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，所述A优选为二氧化硅，所述B优选为为硅，所述C优选为为钛，所述D优选为为银。
上述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，所述测量方法具体步骤是：将所述非手性结构样品放入培养皿中，用圆二色光谱仪测量其圆二色性，测量时，入射光正入射到样品上。
本发明的有益效果：传统非手性结构实现圆二色性，需要斜入射，但是斜入射会使得测量信号不精确，该技术方案能够实现在非手性结构上，利用直入射的方法实现圆二色性，测量信号更加精确；此外，采用本发明所述的制备方法制备的非手性结构样品，可用于增强生物分子的手性信息，作为传感器件。将制备好的样品放入手性分子溶液中，可增强手性分子的圆二色性；将样品作为拉曼衬底，可增强拉曼散射信号。
附图说明
图1为本发明以及对比例的非手性结构的圆二色光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来详述本发明，但不限于此。
实施例1
准备一片1cm*2cm的玻璃片a和两片1cm*1cm的玻璃片b，用洗涤剂刷洗干净，放入烧杯用丙酮超声15分钟，用去离子水冲洗干净丙酮，再用酒精超声15分钟，用去离子水冲洗干净酒精，放入去离子水中保存备用；将经过处理的两片玻璃片a叠起来放入事先准备好的干净培养皿中，在培养皿中注入去离子水，去离子水液面低于上面玻璃片a的上表面；将直径为380nm的聚苯乙烯小球悬浮液与酒精以体积比为1:1～5:1的量混合，聚苯乙烯小球悬浮液与酒精的混合体积比优选为3:1，装入样品管里超声3分钟；将超声好的聚苯乙烯小球混合溶液用针管慢慢注入到两片玻璃片b的上表面，聚苯乙烯小球溶液会在去离子水溶液表面扩散，形成单层的聚苯乙烯小球，持续慢慢的注入溶液直到单层聚苯乙烯小球布满整个液面；在溶液中注入去离子水，提升溶液液面；用Tx100溶液聚合去离子水液面的单层聚苯乙烯小球膜；在没有单层聚苯乙烯小球溶液的区域放入的玻璃片a，把玻璃片a的位置调整到单层聚苯乙烯小球膜的下方，然后用镊子提起玻璃片a，将保留单层聚苯乙烯小球膜的玻璃片a放入40℃烤箱中烤干，得到单层聚苯乙烯小球模板；将烤干的单层聚苯乙烯小球模板，用双面胶粘在基底上，放入真空镀膜机，开始抽真空；当镀膜机腔体压强低于3×10-6Torr 后开始镀膜；将载有聚苯乙烯小球模板的基底倾斜4°，蒸镀二氧化硅100nm；将蒸镀完二氧化硅的基底，顺时针旋转90°，蒸镀硅100nm；然后将蒸镀完硅的基底，顺时针旋转90°，蒸镀钛100nm；最后将蒸镀完钛的基底，再顺时针旋转90°，蒸镀银100nm；完成镀膜以后，冷却仪器15分钟以上，充氮气，取出样品。
将得到的顺时针顺序镀膜的非手性结构样品放入培养皿中，用圆二色光谱仪测量其圆二色性。测量时，入射光正入射到样品上，得到顺时针顺序镀膜非手性结构的圆二色光谱，如图1所示。
实施例2
整个制备过程和测量方法如同实施例1，仅将镀膜顺序改为逆时针顺序。得到逆时针顺序镀膜的非手性结构的圆二色光谱，如图1所示。
对比例
整个制备过程和测量方法如同实施例1，仅将A、B、C、D四种材料全部用银代替。得到四个方向镀银膜的非手性结构的圆二色光谱。
由图中实施例1、实施例2和对比例的圆二色光谱可以看出，采用本发明技术方案得到的顺时针镀膜非手性结构和逆时针顺序镀膜非手性结构具有圆二色性，而对比例中四个方向镀银膜得到的非手性结构不具有圆二色性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所做出的若干简单推演或替换，都应当视为属于发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，其特征在于：所述制备方法是在聚苯乙烯小球模板上按顺时针或逆时针方向旋转依次蒸镀A、B、C、D四种材料，其中，所述A为绝缘体材料，所述B为半导体材料，所述C和D为金属材料，所述四种材料的电导率A<B<C<D；所述测量方法是在该非手性结构样品上采用正入射法得到圆二色光谱。
2.根据权利要求1所述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，其特征在于，所述制备方法如下：
步骤1，准备玻璃片a和两片玻璃片b，并清洗干净；
步骤2，将经步骤1清洗过的两片玻璃片b叠起来放入培养皿，在培养皿中注入去离子水，去离子水液面低于上面的玻璃片b的上表面；
步骤3，将聚苯乙烯小球悬浮液与酒精混合，装入样品管超声3分钟，得到聚苯乙烯小球与酒精混合溶液；
步骤4，将步骤3中得到的聚苯乙烯小球与酒精混合溶液注入到步骤2中玻璃片b的上表面，聚苯乙烯小球溶液会在去离子水溶液表面扩散，形成单层的聚苯乙烯小球膜；
步骤5，在步骤4的去离子水溶液中缓慢注入去离子水，提升溶液液面；
步骤6，用Tx100溶液聚合步骤4中形成的去离子水液面的单层聚苯乙烯小球膜；
步骤7，在经过步骤6处理的没有单层聚苯乙烯小球膜的区域放入玻璃片a，把玻璃片的位置调整到单层聚苯乙烯小球膜的下方，然后用镊子提起玻璃片a，将保留单层聚苯乙烯小球膜的玻璃片a放入40℃的烤箱中烤干，得到单层聚苯乙烯小球模板；
步骤8，将步骤7中得到的单层聚苯乙烯小球模板，用双面胶粘在基底上，放入真空镀膜机，抽真空；
步骤9，将步骤8中得到的单层聚苯乙烯小球模板，按顺时针或逆时针方向旋转镀膜；
步骤10，冷却仪器，充氮气，取出样品。
3.根据权利要求2所述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，其特征在于：所述玻璃片a和玻璃片b的宽度均不大于1cm。
4.根据权利要求2所述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，其特征在于：所述步骤1的清洗过程是：将所述玻璃片用洗涤剂刷洗干净，用丙酮超声15分钟，用去离子水冲洗干净丙酮，再用酒精超声15分钟，用去离子水冲洗干净酒精，放入去离子水中保存备用。
5.根据权利要求2所述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，其特征在于：所述步骤3中聚苯乙烯小球的直径为380nm，聚苯乙烯小球悬浮液与酒精的体积比为1:1～5:1。
6.根据权利要求2所述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程是：将聚苯乙烯小球和酒精的混合溶液用针管慢慢注入到两片玻璃片表面，聚苯乙烯小球溶液会在去离子水溶液表面扩散，形成单层的聚苯乙烯小球膜，持续慢慢的注入溶液直到单层聚苯乙烯小球布满整个液面。
7.根据权利要求2所述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，其特征在于：所述步骤9镀膜的开始条件为步骤8所述真空镀膜机的腔体压强低于3×10-6Torr 。
8.根据权利要求2所述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，其特征在于：所述步骤9顺时针镀膜的过程为：将步骤8中所述的基底倾斜4°，蒸镀A100nm；将蒸镀完A的基底，顺时针旋转90°，蒸镀B100nm；将蒸镀完B的基底，顺时针旋转90°，蒸镀C100nm；将蒸镀完C的基底，再顺时针旋转90°，蒸镀D100nm；所述逆时针镀膜是将基底在镀膜的时候按照逆时针依次旋转90°，蒸镀A100nm，B100nm，C100nm，D100nm。
9.根据权利要求1或8所述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，其特征在于：所述A二氧化硅，所述B为硅，所述C为钛，所述D为银。
10.根据权利要求1所述的实现圆二色性的非手性结构的制备及测量方法，其特征在于：所述测量方法具体步骤是：将所述非手性结构样品放入培养皿中，用圆二色光谱仪测量其圆二色性，测量时，入射光正入射到样品上。
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