[发明专利]基于超高阶导模制备圆环状纳米颗粒微结构的方法及装置

说明书

本发明提供一种基于超高阶导模制备圆环状纳米颗粒微结构的方法，包括以下步骤：步骤一，制备波导结构样品；步骤二，将步骤一制备的波导结构样品固定在θ/2θ转角仪的转台上，选用激光器作为激发光源，进行光路‑波导结构样品校准；步骤三，转动转台，改变激光束打到波导结构样品上的入射角，同时记录反射光强度，并绘制反射光强度‑入射角度曲线图，在曲线图上找出最佳点；步骤四，调节转台，使激光束的入射角为最佳点的入射角，保持其他条件不变，向波导结构样品中注入溶剂，待溶剂完全挥发即可得到呈圆环状分布的纳米颗粒。另外本发明还提供一种基于超高阶导模制备圆环状纳米颗粒微结构的装置。

技术领域

本发明涉及一种基于超高阶导模制备圆环状纳米颗粒微结构的方法及装置，属于导波光学和纳米尺度微加工领域。

背景技术

波导模场可作用于胶体颗粒，是源于模场强弱分布所产生的梯度力。与广泛研究的光镊效应不同，光镊效应主要是利用汇聚的激光场来俘获并且移动单颗或多颗粒子；而本项目提出的是用波导结构所激发的模场来大量地俘获胶体中的粒子。如果该设想成功，将是一种非常廉价且有效的新方法，能够迅速获得金属纳米粒子在空间中的规则分布。这种金属纳米颗粒的微结构，以其独特的光学特性，在微纳米光子学领域有极大的应用前景，比如可以用作集成光路中的Plasmonics元件，微小光栅结构和SERS基底等等。

在现有技术中，一般采用粒子堆积的方法来做微结构，而粒子堆积就只有自组装和光镊。贵金属纳米颗粒的自组装可分为化学、生物和物理三种组装方式。化学组装受溶液pH值，温度，金属离子，多肽类和盐的影响。光镊效应主要是利用汇聚的激光场来俘获并且移动单颗或多颗粒子，如果用光学镊子来移动的话，非常耗时，并且只能组装少数的粒子。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种基于超高阶导模制备圆环状纳米颗粒微结构的方法及装置，该装置结构简单，成本低，该方法操作简单，容易实现。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于超高阶导模制备圆环状纳米颗粒微结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，制备波导结构样品；首先，进行三层玻璃切割，三层玻璃分别为上层玻璃、中间层玻璃和下层玻璃，其中，中间层玻璃中间位置开设有通孔、边缘处设有与通孔连通的进样孔，切割好的玻璃采用光胶技术粘合在一起，通孔处的空腔称为微流体腔，上层玻璃为导波层；其次，采用磁控溅射的方法在导波层上表面溅射镀膜形成耦合层、在下层玻璃下表面溅射镀膜形成衬底；

步骤二，将步骤一制备的波导结构样品固定在θ /2θ 转角仪的转台上，选用激光器作为激发光源，波长为可见光和紫外光，然后进行光路-波导结构样品校准，校准的过程为：激光束垂直入射波导结构样品上，当反射光与入射光重合时，为校准点，此时转台角度称为零点；

步骤三，转动转台，改变激光束打到波导结构样品上的入射角，同时记录反射光强度，并绘制反射光强度-入射角度曲线图，在曲线图上找出最佳点；

步骤四，调节转台，使激光束的入射角为最佳点的入射角，保持其他条件不变，向波导结构样品中注入溶剂，待溶剂完全挥发即可得到呈圆环状分布的纳米颗粒。

进一步，最佳点满足的条件为， 反射光强度小于入射光强度的10%，入射角度为0-15度，若有若干个点均满足此条件，则选入射角最小的点作为最佳点。

进一步，所述耦合层为银膜，所述衬底为金膜或银膜。

进一步，所述耦合层的厚度为30-40nm。

进一步，所述衬底的厚度大于100nm。