[发明专利]用于制造对比度增强支撑体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造对比度(contraste)增强支撑体的方法。

本发明能够应用于各种技术领域，例如生物学(检测生物分子或微生物、观察细胞培养)、纳米技术(检视纳米物体，例如纳米管)、微电子学、材料科学等。

背景技术

使用防反射层(或“λ/4”层)来增加通过反射光学显微镜观察到的物体的光学对比度是一种已为人所知多年的非常强大的技术；特别地，其使得Langmuir和Blodgett在1937年首次观察到了分子行走(marches moléculaires)，而最近，其还使得Novoselov等检视到了石墨烯层。

令I为由设置在支撑体上的待观察的物体所反射的发光强度(l’intensitélumineuse)，并且令I_s为由支撑体自身反射的发光强度；则，对该样本的观察的对比度等于C＝(I-I_s)/(I+I_s)。可以理解，在I_s＝0时(也即，当支撑体反射率为零时)，或者当受支撑的物体反射率为零时，该对比度的绝度值取其最大值(等于1)。在最简单的情况下，通过使用透明基底充当支撑体，在透明基底上沉积同样透明的薄层，恰当地选择薄层的厚度和折射率(l'indice de réfraction)，而使得条件I_s＝0得到满足。对于单个的防反射层，受到具有透明且半无限(semi-infinis)的入射介质(光照源自于该入射介质)以及透明且半无限的出射介质(基底)的垂直入射的光照的情况而言，得到了下列条件：

n₁e₁＝λ/4(1b)

其中，n₁是该层的折射率(实)，n₀和n₃是入射和出射介质的折射率(也为实)，e₁是该层的厚度，而λ是光照波长。

对于给定的入射和出射介质，等式(1a)以一一对应的方式确定防反射层的折射率。然而，该折射率可能会并不对应于常用的材料，或者并不对应于满足与所考虑的特定应用相关的各类约束条件的材料。例如，对于空气-玻璃界面(对这种情况的实际兴趣是显然的)，我们得到n₁≈1.27，从而需要使用复合材料，例如气凝胶。

本发明旨在克服现有技术的该缺陷。

为实现该目的，本发明提出，使用展现出复折射率的吸收性防反射层。与折射率虚部的存在相关联的额外的自由度能够减少折射率的实部的值所受到的约束。另外，虽然修改材料的折射率的实部是困难的，但是，修改其虚部是相对简单的(例如，通过引入吸收性或漫射(diffusantes)杂质，漫射“效仿”了吸收)。

应当注意——对于常规的“λ/4”层——对比度的增加是源自于涉及在入射介质/层界面以及层/出射介质界面的多重反射的干涉效应。现在，在该层内部的光的吸收趋于消除在这些多重反射之间的干涉。从而，这种“吸收性防反射层”的概念初看起来与直观相悖。

S.G.Moiseev和S.V.Vinogradov的论文“Design of Antireflection Composite Coating Based on Metal Nanoparticle”,Physics of Wave Phenomena,2011,Vol.10,No.1,第47–51页研究了沉积在透明基底上的弱吸收性薄膜为了在垂直入射下(光照穿过空气执行)抵消在空气-基底界面处的反射而必须满足的条件。该文献还描述了由包含金属纳米粒子的复合材料制备的近似满足这些条件的吸收性薄层。该层减少了在空气-基底界面处的反射，但是不会将其完全抵消。此外，通过对限于具有非常弱的吸收性的材料进行的分析研究，该层的工作方式已经得到了展示，但是该结果难以一般化。另外，这样的涂层并不旨在实现对比度增强支撑体。

下列论文：

-M.A.Kats等人“Nanometre optical coatings based on strong interference effects in highly absorbing media”,Nature Materials,Vol.12,January 2013,第20–24页；以及