CN113945523B - 产生大区域均一手性场的结构 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及产生大区域均一手性场的结构，具体而言，涉及手性结构领域；本申请提供的一种产生大区域均一手性场的结构，结构包括：基底、第一石墨烯部、第二石墨烯部和金属条；圆偏振光激发金属条上的偶极子模式，则正电荷和负电荷分别集中在该金属条的两端，由于电荷感应效应，使得在该第一石墨烯部和第二石墨烯部之间的电场方向固定方向，则磁场的方向在该第一石墨烯部和该第二石墨烯部之间的方向也是固定的，即在该第一石墨烯部和该第二石墨烯部之间电场方向和磁场方向均为固定的单一方向，则该第一石墨烯部和该第二石墨烯部之间只会存在一种手性的手性场，因此解决了均一手性场不能大面积存在的问题。

Description

产生大区域均一手性场的结构
技术领域
本申请涉及手性结构领域，具体而言，涉及一种产生大区域均一手性场的结构。
背景技术
手性场Cε0为真空介电常数，ω为角频率，E和B分别为电场和磁场。E和B之间的点乘(cos)，当E和B之间的夹角是锐角时，C是负值，当E和B之间的夹角是钝角时，C是正值。C的正负反应的是左和右两种手性场。结构周围的左手性场和右手性场都存在，当检测生物分子时，若手性场与生物分子手性相反，则手性场会被削弱，检测的手性场的信号也会相应被削弱，不易检测到。
所以需要一种手性结构，在其周围可以产生大面积，均一的手性场，把手性分子设置在这个手性场中就只是增大生物分子的手性，不会削弱手性分子的手性，使得手性分子的手性容易检测。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种产生大区域均一手性场的结构，以解决现有技术中需要一种手性结构，在其周围可以产生大面积，均一的手性场，把手性分子设置在这个手性场中就只是增大生物分子的手性，不会削弱手性分子的手性，使得手性分子的手性容易检测的问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种产生大区域均一手性场的结构，结构包括：基底10、第一石墨烯部20、第二石墨烯部30和金属条40；第一石墨烯部20和第二石墨烯部30相互平行的设置在基底10的一侧，且第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间设置有间隙，金属条40设置在第一石墨烯部20和第二石墨烯部30远离基底10的一侧，且金属条40覆盖在第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间的间隙上，金属条40的一端与第一石墨烯部20连接，另一端与第二石墨烯部30连接。
可选地，该第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间的间隙的宽度为60nm-200nm。
可选地，该金属条40的长度为800nm-2000nm。
可选地，该金属条40的材料为贵金属层材料。
可选地，该结构还包括第一金属层50和第二金属层60，第一金属层50设置在第一石墨烯层和基底10之间，第二金属层60设置在第二石墨烯层和基底10之间。
可选地，该第一金属层50和第二金属层60的材料为贵金属材料。
第二方面，本申请提供一种产生大区域均一手性场的系统，结构系统包括：微管道和第一方面任意一项的产生大区域均一手性场的结构，微管道设置在结构的第一石墨烯部和第二石墨烯部之间的间隙中，且微管道与第一石墨烯部和第二石墨烯部的连接线垂直，微管道用于通入手性分子。
本发明的有益效果是：
本申请提供的一种产生大区域均一手性场的结构，结构包括：基底10、第一石墨烯部20、第二石墨烯部30和金属条40；第一石墨烯部20和第二石墨烯部30相互平行的设置在基底10的一侧，且第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间设置有间隙，金属条40设置在第一石墨烯部20和第二石墨烯部30远离基底10的一侧，且金属条40覆盖在第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间的间隙上，金属条40的一端与第一石墨烯部20连接，另一端与第二石墨烯部30连接，当使用圆偏振光从垂直该金属条40的方向照射时，圆偏振光会激发该金属条40上的偶极子模式，偶极子分别与该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30接触，激发该第一石墨烯部20和第二石墨烯部30的表面等离激元，由于金属条40激发的是偶极子模式，则正电荷和负电荷分别集中在该金属条40的两端，由于电荷感应效应，与该汇聚正电荷的金属条40接触的第一石墨烯部20(或第二石墨烯部30)上汇聚有正电荷，与该金属条40接触的第二石墨烯部30(或第一石墨烯部20)上汇聚有负电荷，在该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间的间隙中产生的电场，其方向为从负电荷方向到正电荷的方向，使得在该第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间的电场方向一致，没有反向。由于没有高阶模式的存在，则磁场的方向在该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间的方向也是固定的，即在该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间电场方向和磁场方向均不变，则该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间只会存在一种手性的手性场，因此解决了一个结构不能产生大面积均一手性场的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种产生大区域均一手性场的结构的俯视图；
图2为本发明一实施例提供的一种产生大区域均一手性场的结构的侧视图；
图3为本发明一实施例提供的另一种产生大区域均一手性场的结构的侧视图。
图标：10-基底10；20-第一石墨烯部20；30-第二石墨烯部30；40-金属条40；50-第一金属层50；60-第二金属层60。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了使本发明的实施过程更加清楚，下面将会结合附图进行详细说明。
本申请提供一种产生大区域均一手性场的结构，结构包括：基底10、第一石墨烯部20、第二石墨烯部30和金属条40；第一石墨烯部20和第二石墨烯部30相互平行的设置在基底10的一侧，且第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间设置有间隙，金属条40设置在第一石墨烯部20和第二石墨烯部30远离基底10的一侧，且金属条40覆盖在第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间的间隙上，金属条40的一端与第一石墨烯部20连接，另一端与第二石墨烯部30连接。
该基底10用于支撑该第一石墨烯部20、第二石墨烯部30和该金属条40，该基底10的形状和材料根据实际需要而定，在此不做具体限定，一般的，该基底10的材料为绝缘材料，该基底10的形状一般为长方体形状，该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30设置在该基底10的上方，且该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30形状，结构和材质完全相同，该第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间设置有间隙，该金属条40设置在该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30远离该基底10测一侧，即该金属条40设置在该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30的上部，且该金属条40跨过该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间的间隙，使得该金属条40的两端分别与该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30连接，该金属条40的尺寸和形状根据实际需要而定，该金属条40相当于天线，一般的，该金属条40为长方形条状结构，该金属条40的长度大于该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间的间隙的宽度即可，在此不做具体限定；当使用圆偏振光从垂直该金属条40的方向照射时，圆偏振光会激发该金属条40上的偶极子模式，偶极子分别与该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30接触，激发该第一石墨烯部20和第二石墨烯部30的表面等离激元，由于金属条40激发的是偶极子模式，则正电荷和负电荷分别集中在该金属条40的两端，由于电荷感应效应，与该汇聚正电荷的金属条40接触的第一石墨烯部20(或第二石墨烯部30)上汇聚有正电荷，与该金属条40接触的第二石墨烯部30(或第一石墨烯部20)上汇聚有负电荷，在该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间的间隙中产生电场，且电场方向为从负电荷方向到正电荷的方向，使得在该第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间的电场方向固定方向，由于在该结构汇总没有高阶模式的存在，则磁场的方向在该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间的方向也是固定的，即在该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间电场方向和磁场方向均为固定的单一方向，则该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间只会存在一种手性的手性场，因此解决了一个结构产生单一手性场的问题。
本申请提供的产生大区域均一手性场的结构具体的有益效果为：(1)本发明通过用金属条40的偶极模式，就可以在第一石墨烯部20和第二石墨烯部30的间隙中激发大面积均一的手性场，该大区域均一的手性场在增强分子的圆二色信号和圆偏振发光方面都有很好的增强效果。(2)由于石墨烯具有很高的电子迁移率，所以第一石墨烯部20和第二石墨烯部30还可以当做电极，当外界施加的偏压时，可以达到调控第一石墨烯部20和第二石墨烯部30费米能级的效果，进而调控手性场，连带的调控子的圆二色信号和圆偏振发光。(3)金属条40还可以解决分子溶液产生的气泡，当分子溶液到达，金属条40线周围，或者与天线接触时气泡会消失。
另外，本申请的产生大区域均一手性场的结构的应用为：(1)可以用于增强手性分子的圆二色信号，将手性分子放置在该均一的手性场中，如果手性场和手性分子的手性一致，吸收率将会被增强很大，如果手性场和手性分子的手性不同，吸收率将不会被增强或者被减弱，所以圆二色信号就会被增强。另外，如果第一石墨烯部20和第二石墨烯部30上加偏压，调控第一石墨烯部20和第二石墨烯部30的费米能级，也会调控其手性场的大小，进而达到调控圆二色信号的目的。(2)可以用于增强手性分子的圆偏振发光，将手性发光分子放置在该均一的手性场中，如果手性场和手性发光分子的手性一致，吸收率将会被增强很大，如果手性场和手性发光分子的手性不同，吸收率将不会被增强或者被减弱，所以手性分子的圆偏振发光就会被增强。另外，如果石墨烯上加偏压，调控石墨烯的费米能级，也会调控其手性场的大小，进而也可以达到调控圆偏振发光的目的。
可选地，该第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间的间隙的宽度为60nm-200nm。
该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间的间隙宽度可以为60nm，也可以为200nm，还可以为60nm-200nm之间任意尺寸，在此不做具体限定。
可选地，该金属条40的长度为800nm-2000nm。
该金属条40的长度可以为800nm，也可以为2000nm，还可以为800nm-2000nm之间任意尺寸，在此不做具体限定。
可选地，该金属条40的材料为贵金属层材料。
该金属条40的材料可以为贵金属中的一种单一贵金属，也可以为贵金属中多种贵金属单质组合的混合贵金属材料，若该金属条40的材料为贵金属中多种贵金属单质组合的混合贵金属材料，则该混合贵金属材料中的贵金属种类和各个贵金属之间的比例，根据实际需要而定，在此不做具体限定。
可选地，该结构还包括第一金属层50和第二金属层60，第一金属层50设置在第一石墨烯层和基底10之间，第二金属层60设置在第二石墨烯层和基底10之间。
该第一金属层50和该第二金属层60分别设置在该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30与该基底10之间，且由于该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间存在间隙，则该第一金属层50和该第二金属层60之间也存在间隙，该第一金属层50和该第二金属层60之间的间隙增加石墨烯的深度，使得该均一的手性场的深度增加，达到增加均一手性场面积的目的。另外，第一金属层50和该第二金属层60的间隙中还会形成一个绕着缝隙磁场，该磁场的作用会增大手性场的作用，使得该均一手性场的强度更大。
可选地，该第一金属层50和第二金属层60的材料为贵金属材料。
该该第一金属层50和第二金属层60的材料可以为贵金属中的一种单一贵金属，也可以为贵金属中多种贵金属单质组合的混合贵金属材料，若该该第一金属层50和第二金属层60的材料为贵金属中多种贵金属单质组合的混合贵金属材料，则该混合贵金属材料中的贵金属种类和各个贵金属之间的比例，根据实际需要而定，在此不做具体限定。
本申请提供的一种产生大区域均一手性场的结构，结构包括：基底10、第一石墨烯部20、第二石墨烯部30和金属条40；第一石墨烯部20和第二石墨烯部30相互平行的设置在所述基底10的一侧，且第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间设置有间隙，金属条40设置在第一石墨烯部20和第二石墨烯部30远离基底10的一侧，且金属条40覆盖在第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间的间隙上，金属条40的一端与第一石墨烯部20连接，另一端与第二石墨烯部30连接，当使用圆偏振光从垂直该金属条40的方向照射时，圆偏振光会激发该金属条40上的偶极子模式，偶极子分别与该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30接触，激发该第一石墨烯部20和第二石墨烯部30的表面等离激元，由于金属条40激发的是偶极子模式，则正电荷和负电荷分别集中在该金属条40的两端，由于电荷感应效应，与该汇聚正电荷的金属条40接触的第一石墨烯部20(或第二石墨烯部30)上汇聚有正电荷，与该金属条40接触的第二石墨烯部30(或第一石墨烯部20)上汇聚有负电荷，在该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间的间隙中产生电场，且电场方向为从负电荷方向到正电荷的方向，使得在该第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间的电场方向固定方向，由于在该结构汇总没有高阶模式的存在，则磁场的方向在该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间的方向也是固定的，即在该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间电场方向和磁场方向均为固定的单一方向，则该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间只会存在一种手性的手性场，因此解决了一个结构产生单一手性场的问题。
本申请提供一种产生大区域均一手性场的系统，结构系统包括：微管道和上述任意一项的产生大区域均一手性场的结构，微管道设置在结构的第一石墨烯部和第二石墨烯部之间的间隙中，且微管道与第一石墨烯部和第二石墨烯部的连接线垂直，微管道用于通入手性分子。
该微管道设置在该第一石墨烯部20和该第二石墨烯部30之间，用于手性分子通过，当手性分子需要通过的时候，手性分子从管道的一侧通入该微管道，一方面微管道帮助手性分子溶液只在第一石墨烯部20和第二石墨烯部30之间的间隙中流，另一方面手性分子溶液只在该微管道中流动的，不会影响下一次的测量。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种产生大区域均一手性场的结构，其特征在于，所述结构包括：基底、第一石墨烯部、第二石墨烯部和金属条；所述第一石墨烯部和所述第二石墨烯部相互平行的设置在所述基底的一侧，且所述第一石墨烯部和所述第二石墨烯部之间设置有间隙，所述金属条为长方形条状结构，所述金属条设置在所述第一石墨烯部和所述第二石墨烯部远离所述基底的一侧，且所述金属条设置在所述第一石墨烯部和所述第二石墨烯部的上部，所述金属条跨过所述第一石墨烯部和所述第二石墨烯部之间的间隙，所述金属条的一端与所述第一石墨烯部连接，另一端与所述第二石墨烯部连接；应用时，圆偏振光从垂直所述金属条的方向照射，所述圆偏振光激发所述金属条上的偶极子模式，激发所述第一石墨烯部和所述第二石墨烯部的表面等离激元，正电荷和负电荷分别集中在所述金属条的两端，在所述第一石墨烯部和所述第二石墨烯部之间的间隙中产生电场，所述电场方向固定，所述结构没有高阶模式存在，在所述第一石墨烯部和所述第二石墨烯部之间磁场的方向固定，从而使得所述第一石墨烯部和所述第二石墨烯部之间存在一种手性的手性场。
2.根据权利要求1所述的产生大区域均一手性场的结构，其特征在于，所述第一石墨烯部和所述第二石墨烯部之间的间隙的宽度为60nm-200nm。
3.根据权利要求2所述的产生大区域均一手性场的结构，其特征在于，所述金属条的长度为800nm-2000nm。
4.根据权利要求3所述的产生大区域均一手性场的结构，其特征在于，所述金属条的材料为贵金属层材料。
5.根据权利要求4所述的产生大区域均一手性场的结构，其特征在于，所述结构还包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层设置在所述第一石墨烯部和所述基底之间，所述第二金属层设置在所述第二石墨烯部和所述基底之间。
6.根据权利要求5所述的产生大区域均一手性场的结构，其特征在于，所述第一金属层和所述第二金属层的材料为贵金属材料。
7.一种产生大区域均一手性场的系统，其特征在于，所述系统包括：微管道和权利要求1-6任意一项所述的产生大区域均一手性场的结构，所述微管道设置在所述结构的第一石墨烯部和第二石墨烯部之间的间隙中，且所述微管道与所述第一石墨烯部和所述第二石墨烯部的连接线垂直，所述微管道用于通入手性分子。
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