CN109557607B - 一种y形微纳结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微纳光学技术领域，具体涉及一种Y形微纳结构，包括一矩形棒、第一矩形条和第二矩形条，第一矩形条一端垂直连接于矩形棒一侧，另一端连接有一第二矩形条，第一矩形条和第二矩形条之间具有一不等于180°的夹角，第三矩形条一端垂直连接于矩形棒另一侧，另一端连接有一第四矩形条；第三矩形条和第四矩形条之间具有一不等于180°的夹角，第二矩形条端部折弯，与矩形棒所在平面具有一第一特征夹角α，第四矩形条端部折弯，与矩形棒所在平面具有一第二特征夹角β。在入射光的激励下，本申请实施例微纳结构对于左右旋圆偏振光照射时具有巨大差异的吸收耗散，从而产生强的圆二色信号。

Description

一种Y形微纳结构
技术领域
本发明涉及微纳光学技术领域，具体涉及一种Y形微纳结构。
背景技术
圆二色性(circular dichroism，CD)是指对右旋偏振光(以下简称RCP)和左旋偏振光(以下简称LCP)两种圆偏振光吸收程度不同的现象，这种吸收程度的不同与波长的关系称圆二色谱，是一种测定分子不对称结构的光谱法，主要用于测定蛋白质的立体结构，在分子生物学领域中主要用于测定蛋白质的立体结构，也可用来测定核酸和多糖的立体结构。
但一般天然分子的圆二色性都特别弱，对检测仪器要求很高，这时候就需要人为制造一些微纳金属结构来增强天然分子的圆二色性以降低实验检测难度，所以设计一种可以产生圆二色性的微纳结构就很有必要。
发明内容
针对上述如何设计人造微纳结构以增强天然分子的圆二色性的问题，本申请实施例的目的是设计一种Y形微纳结构，可以产生强的圆二色性。
为此，本申请实施例提供了一种Y形微纳结构，其特征在于，包括一矩形棒、第一矩形条和第二矩形条；所述第一矩形条一端垂直连接于矩形棒一侧，另一端连接有一第二矩形条；所述第一矩形条和所述第二矩形条之间具有一不等于180°的夹角；所述第三矩形条一端垂直连接于矩形棒另一侧，另一端连接有一第四矩形条；所述第三矩形条和所述第四矩形条之间具有一不等于180°的夹角；所述第二矩形条端部折弯，与所述矩形棒所在平面具有一第一特征夹角α；所述第四矩形条端部折弯，与所述矩形棒所在平面具有一第二特征夹角β。
进一步地，所述第一特征夹角α小于等于90°，且大于0°；所述第二特征夹角β小于等于90°，且大于0°。
进一步地，所述第一矩形条和第三矩形条为非对称设置。
进一步地，所述第一矩形条和第二矩形条相同；所述矩形棒、第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条和第四矩形条宽度和厚度均相等。
进一步地，所述第一特征夹角α和所述第二特征夹角β不相等。
进一步地，所述第一特征夹角α等于15°；所述第二特征夹角β等于75°。
进一步地，所述第一矩形条上设有与所述第二矩形条相对的第五矩形条；所述第三矩形条上设有与所述第四矩形条相对的第六矩形条。
进一步地，所述矩形棒上设有一通孔。
进一步地，所述通孔中填充有相变材料。
本发明的有益效果：本申请实施例通过提供一种Y形微纳结构，在入射光的激励下，在微纳结构的表面产生激发电场，矩形棒、第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条和第四矩形条之间相互连通。当左旋圆偏振光照射时，本申请实施例微纳结构表面没有电共振，也就几乎没有激发电流的产生，吸收耗散极少；当右旋光照射时，产生很强的激发电场，吸收耗散大。由于左右旋圆偏振光照射时引起巨大差异的吸收耗散，从而产生强的圆二色信号。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本申请实施例Y形微纳结构的结构示意图；
图2是本申请实施例Y形微纳结构的CD光谱图；
图3是本申请实施例Y形微纳结构α＝15°，β＝75°时的电流分布图；
图4是本申请实施例Y形微纳结构α＝15°，β＝75°时的吸收光谱图。
图中：1、第一矩形条；2、第二矩形条；3、第三矩形条；4、第四矩形条；5、矩形棒。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1：
如图1所示，本实施例公开了一种Y形微纳结构，包括一矩形棒5、第一矩形条1和第二矩形条2，
第一矩形条1一端垂直连接于矩形棒5一侧，另一端连接有一第二矩形条2；第一矩形条1和第二矩形条2之间具有一不等于180°的夹角，第三矩形条3一端垂直连接于矩形棒5另一侧，另一端连接有一第四矩形条4；第三矩形条3和第四矩形条4之间具有一不等于180°的夹角，第二矩形条2端部折弯，与矩形棒5所在平面具有一第一特征夹角α，第四矩形条4端部折弯，与矩形棒5所在平面具有一第二特征夹角β。
具体而言：
第一特征夹角α小于等于90°，且大于0°；第二特征夹角β小于等于90°，且大于0°。第一矩形条1和第三矩形条3为非对称设置，第一矩形条1和第二矩形条2相同，矩形棒5、第一矩形条1、第二矩形条2、第三矩形条3和第四矩形条4宽度和厚度均相等，第一特征夹角α和第二特征夹角β不相等。
在入射光的激励下，在微纳结构的表面产生激发电场，矩形棒5、第一矩形条1、第二矩形条2、第三矩形条3和第四矩形条4之间相互连通。当左旋圆偏振光照射时，本申请实施例微纳结构表面没有电共振，也就几乎没有激发电流的产生，吸收耗散极少；当右旋光照射时，产生很强的激发电场，吸收耗散大。由于左右旋圆偏振光照射时引起巨大差异的吸收耗散，从而产生强的圆二色信号。
如图2所示为本实施例的圆二色性光谱图，固定第一特征夹角α＝15°，第二特征夹角β具有不同数值时本实施例微纳结构的圆二色信号，我们可以清楚的看到，不管第二特征夹角如何改变，均会出现两个数值相近，符号相反的圆二色信号。β＝15°时，模式Ⅰ：λ＝1200nm，CD＝-0.28％；模式Ⅱ：λ＝1450nm，CD＝0.17％。
β＝30°时，模式Ⅰ：λ＝1150nm，CD＝2.05％；模式Ⅱ：λ＝1400nm，CD＝-1.54％。
β＝45°时，模式Ⅰ：λ＝1150nm，CD＝4.91％；模式Ⅱ：λ＝1400nm，CD＝-4.35％。
β＝65°时，模式Ⅰ：λ＝1100nm，CD＝7.96％；模式Ⅱ：λ＝1350nm，CD＝-7.85％。
β＝75°时，模式Ⅰ：λ＝1100nm，CD＝9.53％；模式Ⅱ：λ＝1350nm，CD＝-11.53％。
不管第二特征夹角β如何改变，本实施例微纳结构均可以产生两个数值相近，符号相反的圆二色信号。特别的，从图2中我们可以清楚的看到随着第二特征夹角β的不断增大，模式Ⅰ逐渐蓝移，而模式Ⅱ不断红移。在信号检测时，由于检测仪器本身的限制，检测波段一般较窄，但在本实施例中，可以通过调节第二特征夹角β或者第一特征夹角α来调节模式的波段，使其位于所选检测器可测或者可方便测量的波段。
实施例2：
基于实施例1公开的一种Y形微纳结构，本实施例进一步公开了当第一特征夹角α等于15°，第二特征夹角β等于75°的电流分别图和吸收光谱图。
如图3所示为本实施例微纳结构的电流分布图。
图3(a)是波长λ＝1100nm模式的左旋偏振光照射本实施例微纳结构的电流分布图，图3(b)是波长λ＝1100nm模式的右旋偏振光照射本实施例微纳结构的电流分布图。图3(c)是波长λ＝1350nm模式的左旋偏振光照射本实施例微纳结构的电流分布图，图3(d)是波长λ＝1350nm模式的右旋偏振光照射本实施例微纳结构的电流分布图。图4本实施例微纳结构吸收光谱图，其中A-表示本实施例微纳结构对于左旋偏振光的吸收率，A+表示本实施例微纳结构对于右旋偏振光的吸收率。
具体而言：
对于模式Ⅰ：
在1100nm波段，如图3(a)所示，对于LCP照射时，强电流主要分布在矩形棒5、第三矩形条3和第四矩形条4上，电流方向是由第四矩形条4的顶端经第三矩形条3流向矩形棒5，然后在矩形棒5和第三矩形条3的结点处分流至矩形棒5的两端。第一矩形条1和第二矩形条2上几乎无电流产生，几乎无吸收耗散。
如图3(b)对于RCP照射时，电流均匀分布于矩形棒5、第一矩形条1、第二矩形条2、第三矩形条3和第四矩形条4上，两路电流，第一路电流沿第一矩形条1的顶端经第二矩形条2流向矩形条的底端；第二路电流沿第四矩形条4顶端经第三矩形条3流向矩形棒5的顶端。在第一矩形条1上产生较强的吸收耗散。
对于模式Ⅱ：
在1350nm波段，如图3(c)所示，对于LCP照射时，在实施例微纳结构表面几乎没有电流产生，吸收耗散相对于对于RCP照射时的吸收耗散几乎为0。
如图3(d)所示，对于RCP照射时，强电流主要分布在第一矩形条1上，具有很强的吸收耗散。
对于模式Ⅰ和模式Ⅱ，LCP和RCP分别照射本实施例微纳结构，左右旋光的吸收耗散差异大，如图4所示为本实施例微纳结构吸收光谱图，由图4和图2我们可以清楚的看出，在0～2200nm波段可以产生两个强的且符号相反的圆二色信号分别为：模式Ⅰ：波长λ＝1100nm，A-＝30.30％，A+＝20.77％，CD＝9.53％；模式Ⅱ：波长λ＝1350nm，A-＝16.98％，A+＝28.51％，CD＝-11.53％。
实施例3：
基于实施例1公开的一种Y形微纳结构，本实施例在实施例1的基础上在第一矩形条1上设有与第二矩形条2相对的第五矩形条，第三矩形条3上设有与第四矩形条4相对的第六矩形条。用以增强矩形条之间的耦合，从而产生更强的激发电场，增强吸收，从而增强圆二色性。
特别的，在矩形棒5上设有一通孔。本实施例微纳结构由贵金属材料制成，在矩形棒5上设置通孔，从而引导改变电流的环流模式，从而引导产生不同的电场耦合，从而改变本实施例圆二色性。此外，在通孔内填充有相变材料，例如二氧化钒，在不同的温度下，相变材料具有不同的相态，当处于介质相态时，通孔就相当于一个通孔不改变，而当改变温度至该相变材料为金属状态时，该矩形棒5就相当于一个完整的矩形棒5，如实施例1中所公开的一种Y形微纳结构一样。如此而来，便可以在不改变结构本身的前提下，通过调节外界环境，例如温度、电压等便可实现对本实施例微纳结构圆二色性的改变。
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，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种Y形微纳结构，其特征在于，包括一矩形棒、第一矩形条和第二矩形条；
所述第一矩形条一端垂直连接于矩形棒一侧，另一端连接有一第二矩形条；所述第一矩形条和所述第二矩形条之间具有一不等于180°的夹角；
所述第三矩形条一端垂直连接于矩形棒另一侧，另一端连接有一第四矩形条；所述第三矩形条和所述第四矩形条之间具有一不等于180°的夹角；
所述第二矩形条端部折弯，与所述矩形棒所在平面具有一第一特征夹角α；
所述第四矩形条端部折弯，与所述矩形棒所在平面具有一第二特征夹角β；
所述第一矩形条和第三矩形条为非对称设置；
所述第一矩形条上设有与所述第二矩形条相对的第五矩形条；所述第三矩形条上设有与所述第四矩形条相对的第六矩形条。
2.根据权利要求1所述的微纳结构，其特征在于，所述第一特征夹角α小于等于90°，且大于0°；所述第二特征夹角β小于等于90°，且大于0°。
3.根据权利要求1所述的微纳结构，其特征在于，所述第一矩形条和第二矩形条相同；
所述矩形棒、第一矩形条、第二矩形条、第三矩形条和第四矩形条宽度和厚度均相等。
4.根据权利要求2所述的微纳结构，其特征在于，所述第一特征夹角α和所述第二特征夹角β不相等。
5.根据权利要求4所述的微纳结构，其特征在于，所述第一特征夹角α等于15°；所述第二特征夹角β等于75°。
6.根据权利要求1所述的微纳结构，其特征在于，所述矩形棒上设有一通孔。
7.根据权利要求6所述的微纳结构，其特征在于，所述通孔中填充有相变材料。
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