CN108291988A - 纳米双材料电磁频谱移频器 - Google Patents

纳米双材料电磁频谱移频器 Download PDF

Info

Publication number
CN108291988A
CN108291988A CN201680057187.6A CN201680057187A CN108291988A CN 108291988 A CN108291988 A CN 108291988A CN 201680057187 A CN201680057187 A CN 201680057187A CN 108291988 A CN108291988 A CN 108291988A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nano
particles
particle
different
electromagnetic spectrum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680057187.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108291988B (zh
Inventor
谢国伟
程雪莹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hong Kong Baptist University HKBU
Original Assignee
Hong Kong Baptist University HKBU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hong Kong Baptist University HKBU filed Critical Hong Kong Baptist University HKBU
Publication of CN108291988A publication Critical patent/CN108291988A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108291988B publication Critical patent/CN108291988B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/22—Absorbing filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/006—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character
    • C03C17/007—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character containing a dispersed phase, e.g. particles, fibres or flakes, in a continuous phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/06—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with metals
    • C03C17/09—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with metals by deposition from the vapour phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3605—Coatings of the type glass/metal/inorganic compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/38—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal at least one coating being a coating of an organic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/20—Metallic material, boron or silicon on organic substrates
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/14—Protective coatings, e.g. hard coatings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/008—Surface plasmon devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/0808—Mirrors having a single reflecting layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/25—Metals
    • C03C2217/251—Al, Cu, Mg or noble metals
    • C03C2217/252—Al
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/25—Metals
    • C03C2217/251—Al, Cu, Mg or noble metals
    • C03C2217/253—Cu
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/25—Metals
    • C03C2217/251—Al, Cu, Mg or noble metals
    • C03C2217/254—Noble metals
    • C03C2217/256—Ag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/25—Metals
    • C03C2217/257—Refractory metals
    • C03C2217/258—Ti, Zr, Hf
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/25—Metals
    • C03C2217/257—Refractory metals
    • C03C2217/26—Cr, Mo, W
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/40—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer
    • C03C2217/43—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase
    • C03C2217/44—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the composition of the continuous phase
    • C03C2217/445—Organic continuous phases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/40—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer
    • C03C2217/43—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase
    • C03C2217/44—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the composition of the continuous phase
    • C03C2217/45—Inorganic continuous phases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/40—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer
    • C03C2217/43—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase
    • C03C2217/46—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the dispersed phase
    • C03C2217/47—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the dispersed phase consisting of a specific material
    • C03C2217/475—Inorganic materials
    • C03C2217/479—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/10—Deposition methods
    • C03C2218/15—Deposition methods from the vapour phase
    • C03C2218/151—Deposition methods from the vapour phase by vacuum evaporation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

本发明公开一种纳米双材料(A,B)、基于所述纳米双材料(A,B)的电磁频谱移频器、以及一种使用所述纳米双材料(A,B)制造所述电磁频谱移频器的方法。具体地讲，本发明提供具有宽范围的透射率和颜色可调谐性的基于纳米双材料的电磁频谱移频器，例如滤色器，以及制造这种滤色器的方法。在此还提供本发明在滤色器的应用和滤色器的制造、在反射器的应用和反射器的制造、在电磁频谱移频器的应用和电磁频谱移频器的制造等方面。

Description

纳米双材料电磁频谱移频器
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年9月30日提交的美国临时专利申请序列号62/234,662和2016年9月30日提交的美国非临时专利申请序列号15/281,087的优先权；该专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种纳米双材料电磁频谱移频器，该电磁频谱移频器是基于所述纳米双材料的，本发明还涉及一种使用纳米双材料制造这种滤色器的方法。所述纳米双材料包括两种材料，其中至少一种所述材料是基于金属的。具体而言，本发明提供了具有宽范围的透射率和颜色可调谐性的所述基于纳米双材料的电磁频谱移频器，以及制造这种电磁频谱移频器的方法。
背景技术
当光通过滤色器时，一些色彩成分被去除。这被称为减色。例如，品红滤色器会去除绿色，使蓝色和红色的颜色传播。一般的彩色滤色器利用了颜料和染料分子（彩色凝胶/照明凝胶/凝胶）的吸收（参见图1中的实例）或多层薄膜（二向色性滤色器）的反射。前者需要较厚的基材以产生所需的颜色效果，但是导致低透射率（通常<40％），而后者需要精确的多层沉积薄膜，这在制造中会耗费时间。当前技术的例子是：
• 彩色凝胶（即滤色器/照明凝胶/凝胶）-> 吸收+透射
• 二向色性滤色器（即薄膜滤色器/干涉滤色器）->反射+透射
• 中性密度滤色器（即ND滤色器）->降低整体光谱的强度
通过利用表面等离子体振子谐振(SPR)，可以实现减色，产生相似的颜色效应，并且相应的制造工艺相对简单。贵金属纳米粒子已被证实能引起各种颜色，具体取决于它们的形状、大小、分布和周围介质。所感知的颜色是由贵金属本身的吸收特性（固有性质）以及纳米粒子的尺寸和几何形状引起的散射产生的。然而，使用单金属纳米粒子只能通过改变其尺寸来产生颜色调谐。因此，调色范围有所限制。
为了克服常规的贵金属纳米粒子的缺点，迫切需要一种用于滤色器的具有更宽范围的透射率和颜色可调谐性的新型材料及其相关的制造方法。
发明内容
本发明的目的是制造一种用于包括滤色器和反射器的电磁频谱移频器的纳米双材料，以产生更宽的透射范围和颜色可调谐性。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于制造基于纳米双材料的电磁频谱移频器的纳米双材料。所述纳米双材料包括两种材料，其中至少一种所述材料是基于金属的。所述两种材料可以都是基于金属的。在本发明中，当所述两种材料都是基于金属时，它们优选是两种不一样（或不同）的金属。所述材料中的一种是基于金属的，而另一种是无机化合物，这也是可以的。
根据本发明的第二方面，提供了一种使用所述纳米双材料制造所述电磁频谱移频器的方法，其中至少一种所述材料是基于金属的。所述两种材料可以都是基于金属的。在本发明中，当所述两种材料都是基于金属时，它们优选是两种不一样的金属。所述材料中的一种是基于金属的，而另一种是无机化合物，这也是可以的。
根据本发明的第三方面，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其包括：至少两种不同的纳米粒子，所述纳米粒子被作为至少一个层沉积到一个或多个透明、半透明或反射性基材的至少一个表面上；其中电磁频谱移频是通过所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的所述不同纳米粒子之间的等离子体振子耦合实现；其中所述不同纳米粒子在所述的一个或多个透明、半透明或反射性基材的至少一个表面上彼此紧密接近；并且其中每对的所述不同纳米粒子中的两个纳米粒子的相对位置相对于其他对的所述不同纳米粒子处于随机三维方向上，使得所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的每一个层中的所述不同纳米粒子不被布置为如下结构：一种纳米粒子的一个层堆叠在另一种纳米粒子的另一个层的顶部。
在本发明的第三方面的第一实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其还包括进一步沉积的至少一个透明保护层，以保护所述的至少两种不同被沉积纳米粒子的至少一个层。
在本发明的第三方面的第二实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的任何一个层的厚度为至少1nm且不超过15nm，或者所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的任何一个层的厚度等于或小于所述至少两种不同被沉积纳米粒子中的任何一种被沉积纳米粒子的临界厚度。
在本发明的第三方面的第三实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种纳米粒子的平均纳米粒子尺寸按圆盘直径计在10nm至60nm的范围内。
在本发明的第三方面的第四实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少两种不同纳米粒子之间的距离至少为1nm，使得所述至少两种不同纳米粒子彼此紧密接近，或者所述至少两种不同纳米粒子之间的距离等于或小于所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种纳米粒子的临界厚度。
在本发明的第三方面的第五实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少两种不同纳米粒子包含一种纳米金属粒子和至少一种其他不同纳米粒子，所述的一种纳米金属粒子和至少一种其他不同纳米粒子依次沉积到所述的一个或多个透明、半透明或反射性基材的至少一个表面上，以形成所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层。
在本发明的第三方面的第六实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中所述一种纳米金属粒子是由如下这些金属组成：这些金属具有近紫外区域或可见光谱区域的屏蔽等离子体频率，使得在存在紧靠所述一种纳米金属粒子的所述至少一种其他不同纳米粒子的情况下，由于红移现象，谐振可在可见光谱区域中被调谐，并且这些金属在可见光谱区域中具有相对较低的吸收，使得在所述移频器中导致相对较高的总体透射率。
在本发明的第三方面的第七实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少一种其他不同纳米粒子由包含金属、金属氧化物、金属碳酸盐或无机化合物的材料组成。
在本发明的第三方面的第八实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中当所述金属氧化物、金属碳酸盐和无机化合物是光学透明的时，所述至少一种其他不同纳米粒子的沉积厚度可超过15nm。
在本发明的第三方面的第九实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少一种其他不同纳米粒子在所述移频器中用作修色剂。
在本发明的第三方面的第十实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中所述移频器的透射和/或颜色可通过改变用于所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的材料来调谐，和/或可通过改变所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的沉积厚度来调谐。
在本发明的第三方面的第十一实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中所述透明或半透明基材包括玻璃、石英、熔融二氧化硅和蓝宝石，并且其中所述基材具有平滑的且无标记或无纹理的表面。
在本发明的第三方面的第十二实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的一种纳米粒子是基于金属的，而所述至少两种不同纳米粒子中的另一种纳米粒子是基于金属的或者是无机化合物。
在本发明的第三方面的第十三实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的所述一种纳米粒子是银纳米粒子或铝纳米粒子，而所述至少两种不同纳米粒子中的所述另一种纳米粒子包含铬、铝、钛、氧化鉬（MoO3）、碳酸銫（Cs2CO3）和氟化鋰（LiF）的纳米粒子。
在本发明第三方面的第十四实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中所述透明保护层包含氧化铝和聚甲基丙烯酸甲酯。
在本发明的第三方面的第十五实施方案中，提供了一种可调谐电磁频谱移频器，其中所述电磁频移移频器包括可调谐滤色装置和反射器。
根据本发明的第四方面，提供了一种制造可调谐电磁频谱移频器的方法，该方法包括：通过使用第一种物理气相沉积方法，将第一纳米粒子沉积到一个或多个透明、半透明或反射性基材的至少一个表面上；通过使用该第一种物理气相沉积方法或通过使用第二种物理气相沉积方法，将不同于该第一纳米粒子的至少一种另外的纳米粒子沉积到所述基材或该第一纳米粒子上，以形成两种不同纳米粒子的至少一个层；通过使用该第一种物理气相沉积方法、该第二种物理气相沉积方法或溶液处理或粘合处理中的任何一种，将至少一个透明保护层沉积到所述的两种不同纳米粒子的至少一个层的表面上。
在本发明第四方面的第一实施方案中，提供了一种制造可调谐电磁频谱移频器的方法，其中该第一种物理气相沉积方法和该第二种物理气相沉积方法包括电阻式热蒸镀、电子束蒸镀、溅射和离子镀；其中该溶液处理是旋涂处理；并且其中该粘合处理是附着透明粘合膜的物理处理。
根据本发明的第五方面，提供了一种可调谐电磁频谱滤色器，其包括：至少两种不同的纳米粒子，所述纳米粒子被作为至少一个层沉积到一个或多个透明或半透明基材的至少一个表面上；其中电磁频谱滤色是通过所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的所述不同纳米粒子之间的等离子体振子耦合实现；其中所述不同纳米粒子在所述的一个或多个透明或半透明基材的至少一个表面上彼此紧密接近；并且其中每对的所述不同纳米粒子中的两个纳米粒子的相对位置相对于其他对的所述不同纳米粒子处于随机三维方向上，使得所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的每一个层中的所述不同纳米粒子不被布置为如下结构：一种纳米粒子的一个层堆叠在另一种纳米粒子的另一个层的顶部。
根据本发明的第六方面，提供了一种可调谐电磁频谱滤色器，其包括：至少两种不同的纳米粒子，所述纳米粒子被作为至少一个层沉积到一个或多个反射性基材的至少一个表面上；其中电磁频谱滤色是通过所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的所述不同纳米粒子之间的等离子体振子耦合实现；其中所述不同纳米粒子在所述的一个或多个反射性基材的至少一个表面上彼此紧密接近；并且其中每对的所述不同纳米粒子中的两个纳米粒子的相对位置相对于其他对的所述不同纳米粒子处于随机三维方向上，使得所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的每一个层中的所述不同纳米粒子不被布置为如下结构：一种纳米粒子的一个层堆叠在另一种纳米粒子的另一个层的顶部。
本领域技术人员将认识到，除了具体描述的实施方案以外，还可对本文描述的发明作出变型方案和修改方案。
本发明包括所有这些变型方案和修改方案。本发明还包括说明书中单独或共同引用或指出的所有步骤和特征，以及所述步骤或特征的任何和所有组合或者任何两个或更多个。
通过阅读下面的描述，本发明的其它方面和优点对于本领域技术人员将是显而易见的。
附图说明
根据下文关于本发明的描述并结合附图，本发明的上述和其它目的和特征将变得显而易见，附图中：
图1示出基于颜料和染料分子的吸收的常规彩色凝胶（即滤色器/照明凝胶/凝胶）的实例及其相应的透射率。
图2示出椭偏仪测得的谐振倾斜(resonance dip)（在将铬(Cr)纳米粒子添加到银(Ag)纳米粒子之后谐振的红移）。
图3A示出仅在熔融二氧化硅(fs)上以不同的沉积厚度涂覆的Ag纳米粒子的透射率的差异。
图3B示出在熔融二氧化硅(fs)上以不同的Ag沉积厚度和固定的Cr沉积厚度（即2nm）涂覆的Ag+Cr纳米粒子的透射率的差异。
图4是示出本发明的基于纳米双材料的滤色器的一个实施方案的不按比例绘制的结构的示意图：SL表示基材层，A表示金属A粒子，B表示金属B粒子，PL表示保护层。
图5A示出通过蒸镀制备的Ag纳米粒子和Ag+Cr纳米粒子在熔融二氧化硅上的涂层。
图5B示出通过溅射制备的Ag纳米粒子和Ag+Cr纳米粒子在熔融二氧化硅上的涂层。
图6A示出在不同基材上制备的Ag纳米粒子涂层的实施方案。
图6B示出在不同基材上制备的Ag+Cr纳米粒子涂层的实施方案。
图7A示出仅在熔融二氧化硅(fs)上和在熔融二氧化硅(fs)上并被氧化铝覆盖的Ag纳米粒子涂层的实施方案。
图7B示出仅在熔融二氧化硅(fs)上和在熔融二氧化硅(fs)上并被PMMA覆盖的Ag纳米粒子涂层的实施方案。
图7C示出仅在熔融二氧化硅(fs)上和在熔融二氧化硅(fs)上并被作为保护层的氧化铝覆盖的Ag+Cr纳米粒子涂层的实施方案。
图7D示出仅在熔融二氧化硅(fs)上和在熔融二氧化硅(fs)上并被作为保护层的PMMA覆盖的Ag+Cr纳米粒子涂层的实施方案。
图8A示出在熔融二氧化硅(fs)上并被作为保护层的氧化铝覆盖的Ag纳米粒子涂层在空气中不同温度下受热的实施方案。
图8B示出在熔融二氧化硅(fs)上并被作为保护层的氧化铝覆盖的Ag+Cr纳米粒子涂层在空气中不同温度下受热的实施方案。
图9A示出在熔融二氧化硅(fs)上的具有不同Ag沉积厚度的Ag纳米粒子涂层的实施方案。
图9B示出在熔融二氧化硅(fs)上的具有不同铜(Cu)沉积厚度的Cu纳米粒子涂层的实施方案。
图9C示出在熔融二氧化硅(fs)上的具有不同Ag沉积厚度的Ag+铝(Al)纳米粒子涂层的实施方案。
图9D示出在熔融二氧化硅(fs)上的具有不同Cu沉积厚度的Cu+Al纳米粒子涂层的实施方案。
图10示出在熔融二氧化硅(fs)上的具有不同沉积厚度的Ag涂层的实施方案。
图11A示出在熔融二氧化硅(fs)上的、具有第二金属Cr涂层的、不同沉积厚度的Ag纳米粒子涂层的实施方案。
图11B示出在熔融二氧化硅(fs)上的、具有第二金属钛(Ti)涂层的、不同沉积厚度的Ag纳米粒子涂层的实施方案。
图11C示出在熔融二氧化硅(fs)上的、具有第二金属Al化合物（例如氧化物）涂层的、不同沉积厚度的Ag纳米粒子涂层的实施方案。
图11D示出在熔融二氧化硅(fs)上的、具有第二金属氧化物三氧化钼(MoO3)涂层的、不同沉积厚度的Ag纳米粒子涂层的实施方案。
图11E示出在熔融二氧化硅(fs)上的、具有第二金属碳酸盐碳酸铯(Cs2CO3)涂层的、不同沉积厚度的Ag纳米粒子涂层的实施方案。
图11F示出在熔融二氧化硅(fs)上的、具有第二无机材料氟化锂(LiF)涂层的、不同沉积厚度的Ag纳米粒子涂层的实施方案。
图12示出在熔融二氧化硅(fs)上的具有不同Ag沉积厚度的Ag+Cu纳米粒子涂层的实施方案。
图13示出具有不同Ag涂层厚度的Ag纳米粒子涂层在没有基材影响的情况下的透射率。
图14示出以≤15nm的涂层厚度沉积的Ag纳米粒子的SEM照片。
图15示出以≤15nm的涂层厚度沉积的Ag+Cr纳米粒子的SEM照片。
图16示出在熔融二氧化硅(fs)上的具有不同Al沉积厚度的Al+Ag纳米粒子涂层的实施方案。
具体实施方式
本发明的范围不受本文描述的任何特定实施方案的限制。以下实施方案仅用于举例说明。
不希望受理论束缚，但本发明人通过试验、实验和研究已有所发现，从而完成了使用纳米双材料制造作为电磁频谱移频器的一个实例的滤色器并且使用纳米双材料发明所述滤色器的任务。
在本发明的一个实施方案中，以下两个参数是所提供的关键特征/解决方案：(i)金属纳米粒子(NP)的尺寸和/或数量以及(ii)两种不一样（或不同）的金属纳米粒子发生等离子体振子耦合以调谐颜色，由此得到多种滤色器，例如紫罗兰色(violet)、紫色(purple)、蓝色、黄色、橙色、粉红色等，因而本发明的滤色器具有更宽范围的透射率和颜色可调谐性。金属纳米粒子的尺寸和数量可以通过在蒸镀或溅射时改变基材上的沉积速率和/或通过改变金属纳米粒子的沉积厚度来控制。这在本领域中是已知的，如参考文献Sennett and G. D. Scott, “The Structure of Evaporated Metal Films and TheirOptical Properties”, Journal of the Optical Society of America, 40, 203(1950)（Sennett和GD Scott，“蒸镀金属膜的结构及其光学性质”，《美国光学会杂志》，第40卷，第203期，1950年）的第207页第1栏和第2栏中标题为“(b) Rate of Evaporation”（“(b)蒸镀速率”）的一节中所报道；该节的公开内容通过引用整体并入本文。
本发明一个实施方案的色彩产生背后的物理原理
1: 当Ag的粒子尺寸增大时，Ag的等离子体振子谐振可以移向更长的波长。为了清楚起见，粒子的尺寸或数量的任何增加都将导致等离子体振子谐振的偏移。所产生的偏移将等离子体振子谐振移向可见光范围内，从而产生颜色效应（例如黄色/橙色）。然而，颜色稳定性会受到Ag的降解（例如氧化）的影响。
2:另一种金属纳米粒子作为第二或任何随后的金属纳米粒子进行沉积，离Ag纳米粒子非常接近，优选1-15nm。这导致强的等离子体振子耦合，并且该耦合使所产生的等离子体振子谐振移向可见光范围。这使得可以通过适当选择第二金属纳米粒子来调谐透射颜色。
本发明的一个实施方案的简要概述
通过调节金属纳米粒子的尺寸来调谐谐振波长，一个实例是Ag纳米粒子。在理想情况下，谐振波长应该在紫外到蓝色范围内，因为谐振波长的偏移是偏向更长的波长。
提供纳米尺寸的两种不一样的金属，它们负责不同的颜色生成。这通过所述两个非常接近（优选相距1-15nm）的金属纳米粒子之间的等离子体振子耦合来完成。
为了制造基于(2)中的两种金属纳米粒子的滤色器，使用透明或半透明基材（例如玻璃、石英、熔融二氧化硅、蓝宝石）作为所述纳米金属被沉积在其上的基材。然而，为了制造基于(2)中的两种金属纳米粒子的反射器，使用反射基材（例如铝、银、金、铬、硅和白色表面）作为所述纳米金属被沉积在其上的基材。沉积的纳米金属的厚度在1-15nm的优选范围内，平均粒子大小以圆盘直径计为10-60nm。所述两种金属纳米粒子沉积在基材上后需要呈纳米粒子形式。所述两种金属纳米粒子的纳米粒子也必须彻底混合并随机分布。也就是说，所述两种金属纳米粒子的每对不一样纳米粒子中的两个纳米粒子的相对位置相对于其他对的不一样纳米粒子处于随机三维方向上，使得所述两种金属纳米粒子不被布置成堆叠在彼此的顶部上。所述两种金属纳米粒子的每对不一样纳米粒子之间的分隔距离在基材的沉积表面上不能太大，因为所述两种金属纳米粒子当被设置成彼此紧密接近时具有等离子体振子耦合。
本发明的纳米金属可以通过物理气相沉积法制备（例如电阻式热蒸镀、电子束蒸镀和溅射）。这种沉积方法优选需要沉积到平滑且无标记或无纹理的表面上。
金属A（例如银）应具有近紫外区域和蓝色区域之间的等离子体频率。
金属A纳米粒子的尺寸和/或数量应能够在可见光区域引起谐振（表面等离子体振子谐振(SPR)效应）和/或散射，这种谐振会产生减色。
金属B（如铬、钛、铟）的作用在于调谐(5)中的谐振或散射波长；造成所产生的谐振波长红移进入可见光范围。这种偏移归因于金属A和金属B之间的等离子体振子耦合。请参见图2中的示例。
金属A和B的尺寸和/或数量的变化可导致谐振或散射波长偏移。
因此，可以通过使用(6)和(7)来调谐滤色器的所感知的颜色。
沉积的纳米粒子层的特定厚度和尺寸可以得到更高的透射率（例如>80％）。透射数据如图3A和图3B所示。
在所述沉积之后，可以随后在金属A和B的沉积的纳米金属上添加保护层。保护层可以采用透明薄膜（例如二氧化硅、氧化铝）或透明粘合膜。在图4中示出了基于纳米双材料的滤色器的这种实施方案的不按比例绘制的图示。
在本发明的另一个实施方案中，金属A与金属B交换，反之亦然。
在本发明的又一个实施方案中，其上沉积有纳米粒子的基材是反射性介质。
本发明实施方案的有益效果
可通过两种金属纳米粒子根据其纳米级别的尺寸和/或数量进行调谐。
>80％的高透射率。
制造方法：物理气相沉积
在图5A和图5B中，Ag的沉积厚度为约2nm至约4nm，其中这些沉积厚度中的任何一个沉积厚度应等于或小于15nm，该15nm是本发明的一个实施方案的沉积参数下的“临界厚度”。这在“主材料的沉积厚度：等于或小于15nm”一节中进一步阐述。随着沉积厚度的增加或通过添加第二材料，对于通过蒸镀（图5A）和溅射（图5B）分别制备的样品，Ag谐振都发生红移，导致颜色变化。如在对本文给出的本发明一个实施方案的描述中还指出，对于其他沉积技术和条件（例如当第二材料是光学透明的时），“临界厚度”可以大于15nm，其中“临界厚度”是用于本发明的金属基材料的沉积厚度的实际上限。对于本发明的另一实施方案，该“临界 厚度”也是沉积在基材上的两种或更多种不一样的金属基材料中的任一种金属基材料的实际上限。在本领域中已经很好地定义了“临界厚度”是沉积的材料粒子开始发生合并的沉积厚度，并且众所周知的是，此时沉积的膜的电阻率发生急剧下降。
取决于沉积方法或系统，特别是真空条件和蒸气凝结条件，透射光谱可以类似或偏离。
本发明的另一实施方案 - 可调谐反射器
为了使用如图4所示的实施方案制造基于两种金属纳米粒子的颜色反射器，使用反射性基材（例如铝、银、金、铬、硅和白色表面）作为其中纳米金属被沉积在其上的基材(SL)。沉积的纳米金属的厚度在1-15nm的优选范围内，并且平均粒子大小以圆盘直径计为10-60nm。所述两种金属纳米粒子沉积在基材上后需要呈纳米粒子形式。所述两种金属纳米粒子的纳米粒子也必须彻底混合并随机分布。也就是说，所述两种金属纳米粒子的每对不一样纳米粒子中的两个纳米粒子的相对位置相对于其他对的不一样纳米粒子处于随机三维方向上，使得所述两种金属纳米粒子不被布置成堆叠在彼此的顶部上。所述两种金属纳米粒子的每对不一样纳米粒子之间的分隔距离在基材的沉积表面上不能太大，因为所述两种金属纳米粒子当被设置成彼此紧密接近时具有等离子体振子耦合。在本实施方案中，可以通过具有反射设置的光谱仪、通过椭偏仪或通过其他电磁频谱测量仪器来测量由等离子体谐振引起的选择性反射。在本发明的一个实施方案中，提供了一些在硅晶片上的样品使用椭圆偏振仪得到的测量结果，以显示等离子体振子谐振的红移（参见图2）。
物理气相沉积(PVD)
通常在PVD（蒸镀、溅射和离子镀）中，通过气相的材料或化合物沉积在固体表面上产生涂层。这样的固体表面也优选是平滑的、无标记的和无纹理的。PVD包括三个步骤：
通过蒸发和升华或通过溅镀使涂层材料气化。
气化的涂层材料从源材料于已减低的气压移动并到达基材。在其移动过程中，取决于真空条件和源材料到基材的距离，气化的涂层材料与真空腔体内的剩余气体分子发生撞击作用。气化的涂层材料物质可以通过各种手段被激活或电离，并且这些离子可以通过电场加速。
气化的涂层材料在基材上沉积，并且最终可能在较高能粒子轰击期间或在反应性或非反应性气体物质或两者的撞击作用下通过异相成核和膜生长形成涂层材料的沉积物。
利用PVD技术，可以在从几百度的加热玻璃到液氮冷却或甚至更冷的样品之间的宽基材温度范围下进行沉积。因此，当适当选择材料和基材的特定条件时，用PVD技术涂覆玻璃和塑料是没有问题的。
不同基材对Ag谐振的影响：
如图6A和图6B所示，当Ag纳米粒子和Ag+Cr纳米粒子沉积在不同的基材（例如透明基材，如熔融二氧化硅、石英、蓝宝石、玻璃、柔性PET等；反射性基材，如铝、银、金、铬、硅和白色表面）上时，由于基材的折射率和它们的沉积条件不同，Ag谐振会发生变化（即颜色变化）。
从图6A和6B中的结果可以看出，可以使用任何具有支撑沉积物的固体表面的基材，尽管Ag谐振或颜色随着基材的选择而变化。虽然在本发明的一些实施方式中使用熔融二氧化硅作为基材，但其仅用于说明的目的，并不意图作为本发明中的优选基材。
保护层：通过PVD或溶液工艺制备的透明氧化物或塑料
图7A、图7B、图7C和图7D示出了在Ag或Ag+Cr纳米粒子涂层上添加不同材料作为可以改变Ag谐振（即所感知的颜色）的保护层的本发明不同实施方式。在一个实施方案中，通过PVD（例如蒸镀）沉积氧化铝，而在另一个实施方案中，通过溶液工艺（例如旋涂）来沉积聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。PMMA也被称为丙烯酸树脂或丙烯酸玻璃。
保护层可以通过PVD或溶液工艺（例如旋涂）来沉积，只要用作保护层的材料在制造过程中不与色料发生化学反应。否则，Ag谐振可能消失且失去着色作用。应该注意的是，保护层的厚度可以引起光的薄膜干涉，导致所感知的颜色随着视角而改变。因此，色料，例如本发明的纳米双材料，不应超过本文所定义的临界厚度。这对于将色料的纳米粒子保持为粒子形式是必需的。此外，溶液工艺如旋涂也优选平滑的表面以便材料涂覆在其上。因此，在本发明中，所述表面优选无标记或无纹理以便获得最大涂覆性能。
在使用透明粘合膜作为保护层的实施方式中，进行将所述透明粘合膜附着到纳米双材料涂层的粘合处理，条件是在制造期间粘合剂不与色料发生化学反应。
在其他实施方式中，与色料（即，本发明的纳米双材料）不发生化学反应的保护层材料可以填充纳米双材料涂层中的金属纳米粒子之间的间隙，使得保护层保护纳米双材料涂层免于与外部环境发生任何化学反应，例如纳米双材料涂层暴露于空气或水而发生氧化。
耐热性：对于约150摄氏度或低于150摄氏度的温度稳定性
图8A和图8B分别示出了在作为基材的熔融二氧化硅(fs)上并且由作为保护层的氧化铝覆盖的Ag纳米粒子涂层和Ag+Cr纳米粒子涂层在暴露于不同空气温度下的实施方案。结果显示，在150至250摄氏度的温度范围内颜色发生巨大变化。空气中的这种高温导致色料的氧化而引起脱色。除此之外，较高的温度促进了氧化过程。
主材料（例如，在近紫外或可见光区域的屏蔽等离子体频率并且还具有相对低的 吸收率的金属，如银）的效果：
在图9A和图9C中，示出了使用1nm、2nm、3nm、4nm和5nm的不同沉积厚度的Ag作为主材料（金属）的实施方案。在图9B和图9D中，使用3nm、5nm、8nm、10nm和14nm的不同沉积厚度的铜(Cu)作为主材料（金属）。在图9C和图9D中，作为第二材料（金属）的铝(Al)的沉积厚度在那些实施方案中固定为2nm。应该指出的是，任何这些沉积厚度应该等于或小于15nm。将作为主材料Ag与Cu进行比较，Ag谐振是通过改变沉积厚度和引入第二材料来偏移；对于Cu而言，谐振（约600nm）几乎不发生偏移，并且具有Cu作为主材料的样品的整体透射率比具有Ag作为主材料的样品的整体透射率相对较低。铝(Al)在这些实施方案中的一些实施方案中也用作纳米金属之一，并且所使用的基材是熔融二氧化硅。
从图9A、9B、9C和9D的结果可以看出，主材料应该是在近紫外区域或可见光谱区域屏蔽等离子体频率的金属，使得可以凭红移现象来将谐振调谐在可见光区域中。最重要的是，主材料在可见光谱区域应该具有相对低的吸收率，从而可以实现相对较高的总透射率（例如银）。
在可见光区域屏蔽等离子体频率的单一金属（例如铜(Cu)或金(Au)）可以引起与银相似的颜色效果，但它们在本质上在可见光区域内损失（即较高的光吸收），导致相对较低的总透射率。
主材料的沉积厚度的影响：
如图10所示，随着沉积厚度的增加，可见光区域的透射率显著下降，特别是对于大于450nm的波长。考虑到光学透射率，Ag的沉积厚度应当等于或低于15nm，该15nm对于本发明沉积方法是本发明沉积参数下的“临界厚度”。
在本发明的某些实施方案中，足够薄的金属层实际上是小聚集体。一旦基材上的金属沉积物达到“临界厚度”，小的聚集体开始合并，这由电阻率的快速下降所显示。不同的金属具有不同的“临界厚度”，，但实际值取决于金属的选择、基材的性质、基材温度和沉积速率。这在本领域中是已知的，如参考文献Sennett and G. D. Scott, “The Structureof Evaporated Metal Films and Their Optical Properties”, Journal of theOptical Society of America, 40, 203 (1950)（Sennett和GD Scott，“蒸镀金属膜的结构及其光学性质”，《美国光学会杂志》，第40卷，第203期，1950年）的第207页第1栏和第2栏中标题为“(b) Rate of Evaporation”（“(b) 蒸镀速率”）的一节中所报道。对于银，“临界 厚度”通常约为15纳米。
第二材料（例如，纯金属、金属氧化物、金属碳酸盐、无机化合物）的效果：
在图11A、图11B、图11C、图11D、图11E和图11F示出的实施方案中，使用1nm、2nm、3nm、4nm和5nm等的不同沉积厚度的Ag，而由括号中数值表示的不同的第二材料的沉积厚度为恒定值，例如图11B中Ti的沉积厚度为约7.5nm，并且其中Ag和第二材料的这些沉积厚度中的任何一个沉积厚度应该等于或小于15nm。所有的图都显示Ag谐振在添加第二材料后发生红移。在这些实施方案中，第二材料是通过蒸镀来添加。
在图12中示出的实施方案中，使用2nm、3nm、4nm和5nm等的不同沉积厚度的Ag，而由括号中数值表示的第二材料Cu的沉积厚度为恒定值，即5nm。应该注意的是，Ag和第二材料的这些沉积厚度中的任何一个沉积厚度应该等于或小于15nm。从图12的结果可以看出，由于Cu在可见光谱区域内具有较高的吸收率，阻碍了Ag谐振并抑制了总体透射率，导致颜色暗淡，因此Cu不是理想的第二材料。
通过引入第二材料，Ag谐振通常发生红移，导致所感知的颜色的改变。这第二材料用作修色剂。它可以是金属、金属氧化物、金属碳酸盐或无机化合物，只要其在可见光谱区域的吸收相对较低即可。例如，Cu和Au不是第二材料的理想候选材料，因为它们在可见光谱区域中具有相对高的吸收率。
第二材料的沉积方法可以与主材料相同，如果第二材料的源材料的形式可以用于主材料的沉积方法。如果沉积方法是溅射，则源材料将主要为金属和氧化物，而在蒸镀中可以使用呈粉末或粒料形式的源材料，包括碳酸盐和无机化合物。因此，在本发明的大多数实施方案中，主材料和第二材料的沉积都使用蒸镀。
如果金属氧化物、金属碳酸盐和无机化合物是光学透明的，则对它们作为第二材料不存在沉积厚度限制。然而，作为第二材料的金属的沉积厚度应当出于同样的原因遵循主要材料的沉积厚度，也就是等于或低于15nm，这是用作第二材料的所述金属的“临界厚 度”，以避免可见光谱区域中的透射损失。
关于Ag临界厚度：
参考文献R. S. Sennett and G. D. Scott, “The Structure of Evaporated MetalFilms and Their Optical Properties”, Journal of the Optical Society ofAmerica, 40, 203 (1950)（R. S. Sennett和G. D. Scott，“蒸镀金属膜的结构及其光学性质”，《美国光学会杂志》，第40卷，第203期，1950年）指出，在略小于100Å的厚度下，对于所有波长，吸收具有最大值。从显微照片可以看出，这正好低于“临界”厚度——在“临界”厚度下，聚集体开始合并，并且众所周知，膜的电阻率会迅速下降”。从 R. S. Sennett and G.D. Scott, “The Structure of Evaporated Metal Films and Their OpticalProperties”, Journal of the Optical Society of America, 40, 203 (1950)中所示的图2a的结果可见，对于该现有技术中的实验，Ag的“临界厚度”= 100Å= 10nm（正好在Ag聚集体开始合并在一起之前）。
但是，R. S. Sennett and G. D. Scott, “The Structure of EvaporatedMetal Films and Their Optical Properties”, Journal of the Optical Society ofAmerica, 40, 203 (1950)中也指出：“显然，对于超过100Å的厚度来说，“慢”膜通常更加聚集。图3a的慢膜的结构和厚度与图2a的快膜的结构和厚度的比较（这两个图均参照R. S.Sennett and G. D. Scott, “The Structure of Evaporated Metal Films and TheirOptical Properties”, Journal of the Optical Society of America, 40, 203(1950)中的相应图）显示，较之倾向于在基材上保持较薄并长出的快速形成的膜，缓慢形成的膜的聚集体倾向于在高度上生长得更多，即在连接在一起之前变得更厚。例如175Å 20分钟的膜呈现良好分离的聚集体，而180Å 2秒的膜几乎是连续的”。因此，事实上，临界厚度可以改变。其中一个因素是沉积速率。随着沉积速率的降低，临界厚度可以增加。这里，在R.S. Sennett and G. D. Scott, “The Structure of Evaporated Metal Films andTheir Optical Properties”, Journal of the Optical Society of America, 40, 203(1950)中，“临界厚度”约为30nm。
图13是通过本发明的方法制备的不同厚度的Ag纳米粒子涂层的结果。它表明，因为谐振倾斜减小，对于厚度为20nm的Ag纳米粒子涂层没有颜色效应，特别是在500-1000nm的波长范围内。
图14显示以≤15nm的涂层厚度沉积的Ag纳米粒子的SEM照片。图15显示了以≤15nm的涂层厚度沉积的Ag+Cr纳米粒子的SEM照片。从图14和图15可以看出，在小于或等于15nm“临界厚度”的沉积物厚度下，材料仍然呈粒子形式。
评论：银作为第二材料
在图16所示的实施方案中，使用2nm、3nm、4nm和5nm等的不同沉积厚度的Al作为主材料，而由括号中的数值表示的Ag的沉积厚度为恒定值，即3nm，其中这些厚度中的任何一个厚度都应等于或低于15nm。谐振波长不随着Al沉积厚度的增加而变化，但总体透射率降低。对于在深紫外区域屏蔽等离子体频率的主材料（金属）（例如铝），其颜色的变化很大程度上取决于第二材料是否在近紫外或可见光区域屏蔽等离子体频率（例如银）。这与使用单一金属来实现颜色效果的情况（参见图9A）相似，例外之处在于在该实例/实施方案中对基材进行了修饰。相反，例如，在图16中，基材仅仅预涂了铝。
在本发明的一个实施方案中，沉积在基材上的纳米双材料纳米粒子可以作为针对不同电磁辐射的滤色器。
在本发明的另一个实施方案中，沉积在基材上的纳米双材料纳米粒子可以作为针对不同电磁辐射的反射器。
尽管在作为实例说明的实施方案中的一些实施方案中，第一和第二材料以不同厚度或以固定厚度沉积到基材上，但应理解，由第一和第二材料组成的两种不一样纳米粒子在所述基材上形成两种不一样纳米粒子的至少一个层，并且在本发明中任选地被保护层覆盖，条件是所述的两种不一样纳米粒子的至少一个层具有本发明中定义的“临界厚度”或具有等于或小于15nm的厚度。还应该使由第一和第二材料构成的两种不一样纳米粒子彼此紧密接近，以使彼此在所述的两种不一样纳米粒子的至少一个层中间隔开1-15nm的距离（每对不一样纳米粒子中的两个纳米粒子的相对位置相对于其他对的不一样纳米粒子处于随机三维方向上，使得所述两种材料不被布置成堆叠在彼此的顶部），使得第一材料的谐振可以被第二材料红移。关于对所述的由第一和第二材料组成的两种不一样纳米粒子的至少一个层的厚度的限制，唯一的例外是当第二材料是光学透明时。在这种情况下，所述的两种不一样纳米粒子的至少一个层的厚度则可以大于“临界厚度”（例如，大于15nm）。第一材料优选是金属，例如Ag或Al，而第二材料可以是金属基材料或无机化合物，例如铬、铝、钛、氧化鉬、碳酸銫和氟化鋰。所述两种不一样纳米粒子的平均粒子尺寸按圆盘直径计在10至60nm的范围内。其上沉积有所述的两种不一样纳米粒子的至少一个层的基材是具有平滑的且无标记或无纹理的表面的透明或半透明基材。基材可以是玻璃、石英、熔融二氧化硅和蓝宝石。任选地被沉积到所述的两种不一样纳米粒子的至少一个层上的保护层可以是氧化铝和聚甲基丙烯酸甲酯。由第一材料构成的纳米粒子在基材上的沉积可以通过使用第一PVD方法进行，例如通过蒸镀或溅射进行；由第二材料构成的另一纳米粒子在基材上的沉积可以通过使用第二PVD方法进行，例如通过电阻式热蒸镀、电子束蒸镀、溅射和/或离子镀进行。任选的保护层在所述的两种不一样纳米粒子的至少一个层上的沉积可以通过使用另一PVD方法或溶液处理进行，例如通过蒸镀或通过旋涂进行。
产业应用
本发明涉及纳米双材料电磁频谱移频器，该电磁频谱移频器包括基于所述纳米双材料的滤色器和反射器，本发明还涉及使用所述纳米双材料制造这种电磁谱移频器的方法。所述纳米双材料包含主材料和第二材料，其中所述材料中的至少一种是基于金属的。特别地，本发明提供了具有宽范围的透射率和颜色可调谐性的基于纳米双材料的滤色器以及生产这种滤色器的方法。本发明在滤色、滤色器的制造、反射器、反射器的制造、电磁频谱移频器、电磁频谱移频器的制造方面具有应用。
为了说明和描述的目的，已经提供了对本发明的前述描述。这并不意在是固定且不可改变的描述或意在将本发明限制于所公开的形式。对于本领域技术人员而言，许多修改方案和变型方案将是显而易见的。
选择和描述实施方案是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施方案以及适合于预期的特定使用的各种修改方案。本发明的保护范围由以下权利要求及其等同限定。

Claims (94)

1.一种可调谐电磁频谱移频器，包括：
至少两种不同的纳米粒子，所述纳米粒子被作为至少一个层沉积到一个或多个透明、半透明或反射性基材的至少一个表面上；
其中电磁频谱移频是通过所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的所述不同纳米粒子之间的等离子体振子耦合实现；
其中所述不同纳米粒子在所述的一个或多个透明、半透明或反射性基材的至少一个表面上彼此紧密接近；并且
其中每对的所述不同纳米粒子中的两个纳米粒子的相对位置相对于其他对的所述不同纳米粒子处于随机三维方向上，使得所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的每一个层中的所述不同纳米粒子不被布置为如下结构：一种纳米粒子的一个层堆叠在另一种纳米粒子的另一个层的顶部。
2.一种可调谐电磁频谱滤色器，包括：
至少两种不同的纳米粒子，所述纳米粒子被作为至少一个层沉积到一个或多个透明或半透明基材的至少一个表面上；
其中电磁频谱滤色是通过所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的所述不同纳米粒子之间的等离子体振子耦合实现；
其中所述不同纳米粒子在所述的一个或多个透明或半透明基材的至少一个表面上彼此紧密接近；并且
其中每对的所述不同纳米粒子中的两个纳米粒子的相对位置相对于其他对的所述不同纳米粒子处于随机三维方向上，使得所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的每一个层中的所述不同纳米粒子不被布置为如下结构：一种纳米粒子的一个层堆叠在另一种纳米粒子的另一个层的顶部。
3.一种可调谐电磁频谱反射器，包括：
至少两种不同的纳米粒子，所述纳米粒子被作为至少一个层沉积到一个或多个反射性基材的至少一个表面上；
其中电磁频谱滤色是通过所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的所述不同纳米粒子之间的等离子体振子耦合实现；
其中所述不同纳米粒子在所述的一个或多个反射性基材的至少一个表面上彼此紧密接近；并且
其中每对的所述不同纳米粒子中的两个纳米粒子的相对位置相对于其他对的所述不同纳米粒子处于随机三维方向上，使得所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的每一个层中的所述不同纳米粒子不被布置为如下结构：一种纳米粒子的一个层堆叠在另一种纳米粒子的另一个层的顶部。
4.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述移频器还包括进一步沉积的至少一个透明保护层，以保护所述的至少两种不同被沉积纳米粒子的至少一个层。
5.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述滤色器还包括进一步沉积的至少一个透明保护层，以保护所述的至少两种不同被沉积纳米粒子的至少一个层。
6.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述反射器还包括进一步沉积的至少一个透明保护层，以保护所述的至少两种不同被沉积纳米粒子的至少一个层。
7.根据权利要求4所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述透明保护层包含氧化铝和聚甲基丙烯酸甲酯。
8.根据权利要求5所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述透明保护层包含氧化铝和聚甲基丙烯酸甲酯。
9.根据权利要求6所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述透明保护层包含氧化铝和聚甲基丙烯酸甲酯。
10.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的任何一个层的厚度为至少1nm且不超过15nm。
11.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的任何一个层的厚度为至少1nm且不超过15nm。
12.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的任何一个层的厚度为至少1nm且不超过15nm。
13.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的任何一个层的厚度等于或小于所述至少两种不同被沉积纳米粒子中的任何一种被沉积纳米粒子的临界厚度。
14.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的任何一个层的厚度等于或小于所述至少两种不同被沉积纳米粒子中的任何一种被沉积纳米粒子的临界厚度。
15.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层中的任何一个层的厚度等于或小于所述至少两种不同被沉积纳米粒子中的任何一种被沉积纳米粒子的临界厚度。
16.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种纳米粒子的平均纳米粒子尺寸按圆盘直径计在10nm至60nm的范围内。
17.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种纳米粒子的平均纳米粒子尺寸按圆盘直径计在10nm至60nm的范围内。
18.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种纳米粒子的平均纳米粒子尺寸按圆盘直径计在10nm至60nm的范围内。
19.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少两种不同纳米粒子之间的距离至少为1nm，使得所述至少两种不同纳米粒子彼此紧密接近。
20.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述至少两种不同纳米粒子之间的距离至少为1nm，使得所述至少两种不同纳米粒子彼此紧密接近。
21.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述至少两种不同纳米粒子之间的距离至少为1nm，使得所述至少两种不同纳米粒子彼此紧密接近。
22.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少两种不同纳米粒子之间的距离等于或小于所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种纳米粒子的临界厚度。
23.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述至少两种不同纳米粒子之间的距离等于或小于所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种纳米粒子的临界厚度。
24.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述至少两种不同纳米粒子之间的距离等于或小于所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种纳米粒子的临界厚度。
25.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少两种不同纳米粒子包含一种纳米金属粒子和至少一种其他不同纳米粒子，所述的一种纳米金属粒子和至少一种其他不同纳米粒子依次沉积到所述的一个或多个透明、半透明或反射性基材的至少一个表面上，以形成所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层。
26.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述至少两种不同纳米粒子包含一种纳米金属粒子和至少一种其他不同纳米粒子，所述的一种纳米金属粒子和至少一种其他不同纳米粒子依次沉积到所述的一个或多个透明、半透明或反射性基材的至少一个表面上，以形成所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层。
27.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述至少两种不同纳米粒子包含一种纳米金属粒子和至少一种其他不同纳米粒子，所述的一种纳米金属粒子和至少一种其他不同纳米粒子依次沉积到所述的一个或多个透明、半透明或反射性基材的至少一个表面上，以形成所述的至少两种不同纳米粒子的至少一个层。
28.根据权利要求25所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述一种纳米金属粒子是由如下这些金属组成：这些金属具有在近紫外区域或可见光谱区域屏蔽等离子体频率，使得在存在紧靠所述一种纳米金属粒子的所述至少一种其他不同纳米粒子的情况下，由于红移现象，谐振可在可见光谱区域中被调谐，并且这些金属在可见光谱区域中具有相对较低的吸收，使得在所述移频器中导致相对较高的总体透射率。
29.根据权利要求26所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述一种纳米金属粒子是由如下这些金属组成：这些金属具有在近紫外区域或可见光谱区域屏蔽等离子体频率，使得在存在紧靠所述一种纳米金属粒子的所述至少一种其他不同纳米粒子的情况下，由于红移现象，谐振可在可见光谱区域中被调谐，并且这些金属在可见光谱区域中具有相对较低的吸收，使得在所述滤色器中导致相对较高的总体透射率。
30.根据权利要求27所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述一种纳米金属粒子是由如下这些金属组成：这些金属具有在近紫外区域或可见光谱区域屏蔽等离子体频率，使得在存在紧靠所述一种纳米金属粒子的所述至少一种其他不同纳米粒子的情况下，由于红移现象，谐振可在可见光谱区域中被调谐，并且这些金属在可见光谱区域中具有相对较低的吸收，使得在所述反射器中导致相对较高的总体透射率。
31.根据权利要求25所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少一种其他不同纳米粒子由在可见光谱区域中具有相对较低吸收的材料组成，使得在所述移频器中导致相对较高的总体透射率。
32.根据权利要求26所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述至少一种其他不同纳米粒子由在可见光谱区域中具有相对较低吸收的材料组成，使得在所述滤色器中导致相对较高的总体透射率。
33.根据权利要求27所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述至少一种其他不同纳米粒子由在可见光谱区域中具有相对较低吸收的材料组成，使得在所述反射器中导致相对较高的总体透射率。
34.根据权利要求25所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少一种其他不同纳米粒子由包含金属、金属氧化物、金属碳酸盐或无机化合物的材料组成。
35.根据权利要求26所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述至少一种其他不同纳米粒子由包含金属、金属氧化物、金属碳酸盐或无机化合物的材料组成。
36.根据权利要求27所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述至少一种其他不同纳米粒子由包含金属、金属氧化物、金属碳酸盐或无机化合物的材料组成。
37.根据权利要求34所述的可调谐电磁频谱移频器，其中当所述金属氧化物、金属碳酸盐和无机化合物是光学透明的时，所述至少一种其他不同纳米粒子的沉积厚度超过15nm。
38.根据权利要求35所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中当所述金属氧化物、金属碳酸盐和无机化合物是光学透明的时，所述至少一种其他不同纳米粒子的沉积厚度超过15nm。
39.根据权利要求36所述的可调谐电磁频谱反射器，其中当所述金属氧化物、金属碳酸盐和无机化合物是光学透明的时，所述至少一种其他不同纳米粒子的沉积厚度超过15nm。
40.根据权利要求25所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少一种其他不同纳米粒子在所述移频器中用作修色剂。
41.根据权利要求26所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述至少一种其他不同纳米粒子在所述滤色器中用作修色剂。
42.根据权利要求27所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述至少一种其他不同纳米粒子在所述反射器中用作修色剂。
43.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述移频器的透射可通过改变用于所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的材料来调谐。
44.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述滤色器的透射可通过改变用于所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的材料来调谐。
45.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述反射器的透射可通过改变用于所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的材料来调谐。
46.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述移频器的颜色可通过改变用于所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的材料来调谐。
47.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述滤色器的颜色可通过改变用于所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的材料来调谐。
48.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述反射器的颜色可通过改变用于所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的材料来调谐。
49.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述移频器的透射可通过改变所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的沉积厚度来调谐。
50.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述滤色器的透射可通过改变所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的沉积厚度来调谐。
51.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述反射器的透射可通过改变所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的沉积厚度来调谐。
52.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述移频器的颜色可通过改变所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的沉积厚度来调谐。
53.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述滤色器的颜色可通过改变所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的沉积厚度来调谐。
54.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述反射器的颜色可通过改变所述至少两种不同纳米粒子中的任何一种或多种纳米粒子的沉积厚度来调谐。
55.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述透明、半透明或反射性基材包含玻璃、石英、熔融二氧化硅、蓝宝石、铝、银、金、铬、硅和白色表面。
56.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述透明、半透明或反射性基材包含玻璃、石英、熔融二氧化硅、蓝宝石、铝、银、金、铬、硅和白色表面。
57.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述透明、半透明或反射性基材包含玻璃、石英、熔融二氧化硅、蓝宝石、铝、银、金、铬、硅和白色表面。
58.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述透明、半透明或反射性基材具有平滑的且无标记或无纹理的表面。
59.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述透明、半透明或反射性基材具有平滑的且无标记或无纹理的表面。
60.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述透明、半透明或反射性基材具有平滑的且无标记或无纹理的表面。
61.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的一种纳米粒子是基于金属的，而所述至少两种不同纳米粒子中的另一种纳米粒子是基于金属的或者是无机化合物。
62.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的一种纳米粒子是基于金属的，而所述至少两种不同纳米粒子中的另一种纳米粒子是基于金属的或者是无机化合物。
63.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的一种纳米粒子是基于金属的，而所述至少两种不同纳米粒子中的另一种纳米粒子是基于金属的或者是无机化合物。
64.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的一种纳米粒子是银纳米粒子，而所述至少两种不同纳米粒子中的另一种纳米粒子包含铬、铝、钛、氧化鉬、碳酸銫和氟化鋰的纳米粒子。
65.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的一种纳米粒子是银纳米粒子，而所述至少两种不同纳米粒子中的另一种纳米粒子包含铬、铝、钛、氧化鉬、碳酸銫和氟化鋰的纳米粒子。
66.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的一种纳米粒子是银纳米粒子，而所述至少两种不同纳米粒子中的另一种纳米粒子包含铬、铝、钛、氧化鉬、碳酸銫和氟化鋰的纳米粒子。
67.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的一种纳米粒子是铝纳米粒子，而所述至少两种不同纳米粒子中的另一种纳米粒子包含铬、铝、钛、氧化鉬、碳酸銫和氟化鋰的纳米粒子。
68.根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的一种纳米粒子是铝纳米粒子，而所述至少两种不同纳米粒子中的另一种纳米粒子包含铬、铝、钛、氧化鉬、碳酸銫和氟化鋰的纳米粒子。
69.根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器，其中所述至少两种不同纳米粒子中的一种纳米粒子是铝纳米粒子，而所述至少两种不同纳米粒子中的另一种纳米粒子包含铬、铝、钛、氧化鉬、碳酸銫和氟化鋰的纳米粒子。
70.根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器，其中所述可调谐电磁频谱移频器包括可调谐滤色装置和反射器。
71.一种制造根据权利要求1所述的可调谐电磁频谱移频器的方法，包括：
通过使用第一种物理气相沉积方法，将第一纳米粒子沉积到一个或多个透明、半透明或反射性基材的至少一个表面上；
通过使用所述第一种物理气相沉积方法或通过使用第二种物理气相沉积方法，将不同于所述第一纳米粒子的至少一种另外的纳米粒子沉积到所述基材或所述第一纳米粒子上，以形成两种不同纳米粒子的至少一个层；
通过使用所述第一种物理气相沉积方法、所述第二种物理气相沉积方法或溶液处理或粘合处理中的任何一种，将至少一个透明保护层沉积到所述的两种不同纳米粒子的至少一个层的表面上。
72.根据权利要求71所述的方法，其中所述第一种物理气相沉积方法和所述第二种物理气相沉积方法包括电阻式热蒸镀、电子束蒸镀、溅射和离子镀。
73.根据权利要求71所述的方法，其中所述溶液处理是旋涂处理。
74.根据权利要求71所述的方法，其中所述粘合处理是附着透明粘合膜的物理处理。
75.根据权利要求71所述的方法，其中所述的两种不同纳米粒子的至少一个层具有等于或小于15nm的厚度。
76.根据权利要求71所述的方法，其中在所述的两种不同纳米粒子的至少一个层中，第一纳米粒子与所述至少一种另外的纳米粒子紧密接近，使得它们彼此相距约1-15nm。
77.根据权利要求71所述的方法，其中所述的一个或多个透明、半透明或反射性基材的至少一个表面具有平滑的且无标记或无纹理的表面。
78.根据权利要求71所述的方法，其中所述第一纳米粒子和所述至少一种另外的纳米粒子通过蒸镀沉积，而所述至少一个透明保护层通过蒸镀或通过旋涂沉积。
79.一种制造根据权利要求2所述的可调谐电磁频谱滤色器的方法，包括：
通过使用第一种物理气相沉积方法，将第一纳米粒子沉积到一个或多个透明或半透明基材的至少一个表面上；
通过使用所述第一种物理气相沉积方法或通过使用第二种物理气相沉积方法，将不同于所述第一纳米粒子的至少一种另外的纳米粒子沉积到所述基材或所述第一纳米粒子上，以形成两种不同纳米粒子的至少一个层；
通过使用所述第一种物理气相沉积方法、所述第二种物理气相沉积方法或溶液处理或粘合处理中的任何一种，将至少一个透明保护层沉积到所述的两种不同纳米粒子的至少一个层的表面上。
80.根据权利要求79所述的方法，其中所述第一种物理气相沉积方法和所述第二种物理气相沉积方法包括电阻式热蒸镀、电子束蒸镀、溅射和离子镀。
81.根据权利要求79所述的方法，其中所述溶液处理是旋涂处理。
82.根据权利要求79所述的方法，其中所述粘合处理是附着透明粘合膜的物理处理。
83.根据权利要求79所述的方法，其中所述的两种不同纳米粒子的至少一个层具有等于或小于15nm的厚度。
84.根据权利要求79所述的方法，其中在所述的两种不同纳米粒子的至少一个层中，第一纳米粒子与所述至少一种另外的纳米粒子紧密接近，使得它们彼此相距约1-15nm。
85.根据权利要求79所述的方法，其中所述的一个或多个透明或半透明基材的至少一个表面具有平滑的且无标记或无纹理的表面。
86.根据权利要求79所述的方法，其中所述第一纳米粒子和所述至少一种另外的纳米粒子通过蒸镀沉积，而所述至少一个透明保护层通过蒸镀或通过旋涂沉积。
87.一种制造根据权利要求3所述的可调谐电磁频谱反射器的方法，包括：
通过使用第一种物理气相沉积方法，将第一纳米粒子沉积到一个或多个反射性基材的至少一个表面上；
通过使用所述第一种物理气相沉积方法或通过使用第二种物理气相沉积方法，将不同于所述第一纳米粒子的至少一种另外的纳米粒子沉积到所述基材或所述第一纳米粒子上，以形成两种不同纳米粒子的至少一个层；
通过使用所述第一种物理气相沉积方法、所述第二种物理气相沉积方法或溶液处理或粘合处理中的任何一种，将至少一个透明保护层沉积到所述的两种不同纳米粒子的至少一个层的表面上。
88.根据权利要求87所述的方法，其中所述第一种物理气相沉积方法和所述第二种物理气相沉积方法包括电阻式热蒸镀、电子束蒸镀、溅射和离子镀。
89.根据权利要求87所述的方法，其中所述溶液处理是旋涂处理。
90.根据权利要求87所述的方法，其中所述粘合处理是附着透明粘合膜的物理处理。
91.根据权利要求87所述的方法，其中所述的两种不同纳米粒子的至少一个层具有等于或小于15nm的厚度。
92.根据权利要求87所述的方法，其中在所述的两种不同纳米粒子的至少一个层中，第一纳米粒子与所述至少一种另外的纳米粒子紧密接近，使得它们彼此相距约1-15nm。
93.根据权利要求87所述的方法，其中所述的一个或多个反射性基材的至少一个表面具有平滑的且无标记或无纹理的表面。
94.根据权利要求87所述的方法，其中所述第一纳米粒子和所述至少一种另外的纳米粒子通过蒸镀沉积，而所述至少一个透明保护层通过蒸镀或通过旋涂沉积。
CN201680057187.6A 2015-09-30 2016-09-30 纳米双材料电磁频谱移频器 Active CN108291988B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562234662P 2015-09-30 2015-09-30
US62/234662 2015-09-30
PCT/CN2016/101413 WO2017054779A1 (en) 2015-09-30 2016-09-30 Nano bi-material electromagnetic spectrum shifter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108291988A true CN108291988A (zh) 2018-07-17
CN108291988B CN108291988B (zh) 2021-03-05

Family

ID=58407049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680057187.6A Active CN108291988B (zh) 2015-09-30 2016-09-30 纳米双材料电磁频谱移频器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10191193B2 (zh)
EP (1) EP3356869B1 (zh)
CN (1) CN108291988B (zh)
HK (1) HK1257912A1 (zh)
WO (1) WO2017054779A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103984120B (zh) * 2014-05-30 2015-06-10 奥特路（漳州）光学科技有限公司 一种防蓝光光学镜片的制造方法
EP3356145B1 (en) * 2015-10-01 2021-08-18 Neolt Asia Pte Ltd. Method of forming a textured effect on a substrate
US11053159B2 (en) * 2017-12-13 2021-07-06 Corning Incorporated Polychromatic articles and methods of making the same
WO2022074637A1 (en) * 2020-10-09 2022-04-14 Oti Lumionics Inc. Device including a low=index coating and a radiation-modifying layer
KR20230116914A (ko) 2020-12-07 2023-08-04 오티아이 루미오닉스 인크. 핵 생성 억제 코팅 및 하부 금속 코팅을 사용한 전도성 증착 층의 패턴화

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130258456A1 (en) * 2009-11-06 2013-10-03 Sharp Laboratories Of America, Inc. Energy-Efficient Transparent Solar Film
CN103460808A (zh) * 2011-03-31 2013-12-18 住友化学株式会社 金属系粒子集合体

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997046897A1 (fr) * 1996-06-03 1997-12-11 Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Filtre pdp et dispositif pdp
US20130081690A1 (en) * 2007-07-17 2013-04-04 Charles M. Fortmann Spectral Modification
GB2455991B (en) * 2007-12-28 2010-12-01 Hauzer Techno Coating Bv A method of giving an article a coloured appearance and an article having a coloured appearance
US9063353B2 (en) * 2012-12-13 2015-06-23 Sharp Laboratories Of America, Inc. Air stable, color tunable plasmonic structures for ultraviolet (UV) and visible wavelength applications
KR101789586B1 (ko) * 2010-12-06 2017-10-26 삼성디스플레이 주식회사 광 산란 기판, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치의 제조 방법
KR102174381B1 (ko) * 2014-04-03 2020-11-05 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130258456A1 (en) * 2009-11-06 2013-10-03 Sharp Laboratories Of America, Inc. Energy-Efficient Transparent Solar Film
CN103460808A (zh) * 2011-03-31 2013-12-18 住友化学株式会社 金属系粒子集合体

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C. DAVID, ETC: "Theory of random nanoparticle layers in photovoltaic devices applied to self-aggregated metal samples", 《SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS》 *
CHENG FEI, ETC: "Enhanced structural color generation in aluminum metamaterials coated with a thin polymer layer", 《OPTICS EXPRESS》 *
DROZDOWICZ-TOMSIA KRYSTYNA， ETC: "Dense two-dimensional silver single and double nanoparticle arrays with plasmonic response in wide spectral range", 《LANGMUIR》 *
刘海英: "金属双纳米棒表面等离子体耦合共振特性研究", 《华南师范大学学报（自然科学版）》 *
郑允宝，刘海英: "表面等离子体耦合诱导的金银双纳米棒结构的光学性质研究", 《广东技术师范学院学报（自然科学）》 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3356869A1 (en) 2018-08-08
EP3356869B1 (en) 2022-08-31
US20170090082A1 (en) 2017-03-30
US10191193B2 (en) 2019-01-29
EP3356869A4 (en) 2019-05-22
WO2017054779A1 (en) 2017-04-06
CN108291988B (zh) 2021-03-05
HK1257912A1 (zh) 2019-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108291988A (zh) 纳米双材料电磁频谱移频器
US10539727B2 (en) Modifying optical properties of thin film structures using an absorbing element
Bockstaller et al. Proximity effects in self-organized binary particle–block copolymer blends
Kaiser Review of the fundamentals of thin-film growth
Heilmann Polymer films with embedded metal nanoparticles
US20050074611A1 (en) Encapsulated nanoparticles for the absorption of electromagnetic energy
Borges et al. Thin films of Ag–Au nanoparticles dispersed in TiO2: influence of composition and microstructure on the LSPR and SERS responses
Zhang et al. Investigation of localized surface plasmon resonance of TiN nanoparticles in TiN x O y thin films
Ibrahim et al. Solar selective performance of metal nitride/oxynitride based magnetron sputtered thin film coatings: a comprehensive review
US11009630B2 (en) Nanoencapsulation methods for forming multilayer thin film structures and multilayer thin films formed therefrom
Jaiswal et al. Tunable optical properties of plasmonic Au/Al 2 O 3 nanocomposite thin films analyzed by spectroscopic ellipsometry accounting surface characteristics
Venkataramanababu et al. Chiro-plasmonic refractory metamaterial with titanium nitride (TiN) core–shell nanohelices
Nyga et al. Laser-induced color printing on semicontinuous silver films: red, green and blue
US20070141342A1 (en) Physical color new concepts for color pigments
Tao et al. Phase Change Materials for Nonvolatile, Solid‐State Reflective Displays: From New Structural Design Rules to Enhanced Color‐Changing Performance
Zhang et al. Designing composite films of SiO2/TiO2/PDMS with long lasting invariable colors and enhanced mechanical robustness
König et al. Silver nanocube aggregation gradient materials in search for total internal reflection with high phase sensitivity
Han et al. Optical nonlinearity of ZnO microcrystallite enhanced by interfacial state
Choi et al. Elevated surface plasmon resonance sensing sensitivity of Au-covered silica sphere monolayer prepared by Langmuir–Blodgett coating
Appusamy et al. Influence of aluminum content on plasmonic behavior of Mg-Al alloy thin films
Liang et al. Localized surface plasmon resonance modulation of totally encapsulated VO2/Au/VO2 composite structure
El-Nahass et al. Structural and optical properties of vacuum deposited thin films of (E)[α (2, 5 dimethylfuryl) ethylidene](dicyclopropyl methylene) 2, 5 furadione
Qi et al. Plasmon-enhanced energy transfer between quantum dots and tunable film-coupled nanoparticles
Maaroof et al. Plasmon hybridization in silver nanoislands as semishells arrays coupled to a thin metallic film
Kim et al. Hyperreflective photonic crystals created by shearing colloidal dispersions at ultrahigh volume fraction

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1257912

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant