[发明专利]动态可逆调控表面等离子体共振性质的方法

说明书

本发明公开了一种动态可逆调控表面等离子体共振性质的方法，其包括：硫属铜化物包覆贵金属纳米材料的制备；对所述纳米材料的表面等离子共振性质的调控；以及对所述纳米材料的表面等离子共振性质的可逆调控等步骤。本发明通过调控材料尺寸、形貌及载流子浓度来实现表面等离子体共振性质的可调性，且工艺简单、条件易控、可多次重复，对于实现光学器件的设计、控制及开关具有重要意义，在检测、红外开关和红外传感器中也有潜在应用。

技术领域

本发明属于表面等离激元光子学领域，具体涉及一种动态可逆调控表面等离子体共振性质的方法，即通过调控材料的形貌、尺寸及载流子浓度来实现表面等离子体共振性质的可调性。

背景技术

局域表面等离激元共振(LSPR)多见于贵金属纳米颗粒中的自由电子在外加电磁场下发生相干振荡，从而产生的吸收和散射共振增强的现象。LSPR是在纳米尺度光学调控的强有力手段，可突破光学衍射极限。围绕此独特的光学现象催生了一系列研究方向，例如基于LSPR表面光电场增强效应的表面增强拉曼、表面增强荧光、表面等离子体光催化等，使其在单分子检测、光学成像与治疗、光伏等领域获得了广泛关注；此外，LSPR特性还在表面等离子体波导、光开关、超材料设计和光电调制等领域有着极佳的应用前景。

目前，具有可调的表面等离子体共振性质的材料主要有两类：一是金属纳米材料，二是掺杂半导体纳米材料。对于金属纳米颗粒,其表面等离子体共振性质强烈的依赖于化学组成、周围环境的介电常数、颗粒形貌，但较小程度地依赖于颗粒的大小。绝大多数的金属纳米材料的表面等离子体共振性质在合成时就基本确定了，后续处理很难再进行调节。其光学性质主要限于可见区和紫外区，只有少数的金属纳米材料如Au、Ag、Cu及Pt的吸收可涉及到红外区，而且系统的研究具有红外响应的金属纳米材料只有Au相关的各种纳米结构。但是贵金属材料的载流子浓度是固定的，近场耦合也多通过所在衬底的机械拉伸等方法实现，较难实现动态、可逆的纳米光学性质的主动控制。另一方面，对于半导体纳米材料,当颗粒尺寸小于波尔激子半径时，其表面等离子体共振性质可以通过粒径来调节；而且由于载流子浓度在一定范围可控，掺杂半导体纳米材料的光学吸收范围可覆盖从可见区到紫外区再到红外区整个区域。因此，如何通过半导体纳米材料的形貌、化学组分和自由载流子浓度来调控表面等离激元共振的能量及强度，以及利用纳米复合材料中的结构和表界面的构建来获得可逆的近场耦合作用，是实现纳米光学主动控制的关键，其实现对于光学器件的设计、控制及开关具有重要意义，在检测、红外开关和红外传感器中也有潜在应用。

硫属铜化物纳米材料，作为一种新型的表面等离子体共振材料，其特殊的光学性质成为近年来重要的研究内容。其颗粒大小、形貌及铜缺陷程度引起的载流子浓度的变化，为可控调节纳米材料的表面等离子体共振性质提供了理论基础。

目前调控纳米材料表面等离子体共振性质的方法中存在着调控过程复杂，成本过高，效率低，可重复性差等问题。鉴于此，克服现有技术所存在的缺陷，提供一种简单、经济、可控、效果好、可反复重复的调控表面等离子体共振性质的方法是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的主要目的在于提供一种动态可逆调控表面等离子体共振性质的方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供的一种动态可逆调控表面等离子体共振性质的方法包括以下步骤：

(1)在保护性气氛中制备均匀分散的硫属铜化物包覆贵金属的纳米材料，所述纳米材料包括贵金属纳米颗粒及包覆所述贵金属纳米颗粒的硫属铜化物；

(2)将步骤(1)制备的纳米材料暴露在空气中，并监测所述纳米材料的表面等离子共振吸收波长，实现对所述纳米材料的表面等离子共振性质的调控；