[发明专利]一种紫外波段具有杂化四极子的Ag纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属表面等离子体材料技术领域，具体涉及一种紫外波段具有杂化四极子的Ag纳米材料及其制备方法。

背景技术

金属表面离子体具有空间局域性和局域场增强性，当发生表面等离子体共振时，金属纳米结构附近的场增强倍数可达10²-10⁴倍，这种场增强效应可应用于生物传感，纳米光电子器件等诸多领域。但是目前的研究结果表明，金属表面等离子体的应用主要集中在可见和红外波段，紫外波段还很少。主要原因是大部分金属的偶极子位于可见和红外波段，而能量匹配是金属表面等离子体局域场增强必备的首要条件。虽然理论上可以通过减小粒子尺寸使金属纳米材料的偶极子峰蓝移，但是目前实验上还很难通过减小尺寸来实现其在紫外波段的应用。首先，减小粒子尺寸使其偶极共振蓝移到紫外波段在材料制备工艺上是困难的，其次减小金属纳米粒子的尺寸会增加金属的吸收损耗，也不利于应用。近年来，研究者们发现四极子等高级共振可在短波长激发，而且理论和实验都已经证实了偶极子和四极子Fano干涉形成的杂化四极子同样可以使局域电磁场有很大的增强，但是目前国际上报道的制备过程通常需要电子束或离子束刻蚀等复杂精密的工艺（Ye,J.;Wen,F.;Sobhani,H.;Lassiter,J.B.;Dorpe,P.V.;Nordlander,P.;Halas,N.J.PlasmonicNanoclusters:Near FieldProperties of the Fano Resonance Interrogated with SERS.Nano Lett.2012,12,1660-1667.）。因此，研究者们迫切需要一种重复性好，简单易行，并且可在紫外波段具有杂化四极子的金属纳米材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种紫外波段具有杂化四极子的Ag纳米材料及其制备方法，得到的Ag纳米材料的消光光谱在紫外波段具有杂化四级子特征峰。

本发明提供一种紫外波段具有杂化四极子的Ag纳米材料的制备方法，包括如下：

步骤一：在蓝宝石衬底上利用金属溅射设备通过控制溅射电流和溅射时间制备Ag纳米颗粒膜，所述的溅射电流为2mA～14mA，溅射时间为1～12min；

步骤二：在惰性气氛中，将步骤一得到的Ag纳米颗粒膜在250～450℃温度下进行退火处理，得到紫外波段具有杂化四极子的Ag纳米材料。

优选的是，所述的溅射电流为2mA，溅射时间为6～10min。

优选的是，所述的溅射电流为2mA，溅射时间为9min。

优选的是，所述的溅射电流为14mA，溅射时间为1min。

优选的是，所述的步骤二的惰性气氛为氮气气氛。

优选的是，所述的步骤二的退火温度为350℃。

优选的是，所述的步骤二的退火时间为0.5～3min。

本发明还提供上述紫外波段具有杂化四极子的Ag纳米材料的制备方法得到的Ag纳米材料。

本发明的有益效果

本发明提供一种紫外波段具有杂化四极子的Ag纳米材料的制备方法，该方法在蓝宝石衬底上利用金属溅射设备通过控制溅射电流和溅射时间制备Ag纳米颗粒膜，然后在惰性气氛中，将得到的Ag纳米颗粒膜在250～450℃温度下进行退火处理，得到紫外波段具有杂化四极子的Ag纳米材料。该杂化四极子共振峰强度与粒子之间的相互作用强度密切相关，因此通过Ag纳米团簇的密度控制，可实现高强度的杂化四极子共振；同时，具有杂化四极子的Ag纳米材料可在大范围面积上实现，其杂化四极子共振峰可在集合消光光谱中观测到；该制备方法采用物理方法，可控性好，无污染且工艺简单；