[发明专利]一种基于光控对称性破缺的表面等离激元自组装手性结构的制备方法

说明书

本发明提供了一种可见/近红外光控手性对称性破缺的方法，属于纳米光子材料应用领域。本发明旨在提供一种基于纳米激元组装体光学响应的手性对称性破缺复合结构。通过设计构建手性金纳米棒自组装复合结构的外消旋混合溶液，获得在左旋或右旋圆偏振光驱动的手性对称性破缺效应。不同于传统的紫外光驱动分子/超分子体系的手性对称性破缺，本发明利用利用在生物组织透射窗口(650‑900nm)的圆偏振光实现手性对称性破缺；在纳米等离激元组装体的共振/非共振激发模式下，可选择性实现不同手性对称性破缺效果；该手性对称性破缺的实现仅需毫瓦级的低功率激光能量输入。本发明生物兼容性高，合成步骤简单，可以在光控手性识别，光控手性分离等领域得到很好的应用。

技术领域

本发明属于纳米光子材料应用领域，利用可见/近红外波段的左旋/右旋圆偏振光照调控金纳米棒自组装体外消旋混合溶液的手性对称性破缺。

技术背景

利用圆偏振光实现手性对称性破缺在化学和生物学的研究中都有着重要应用。现有的研究已成功地利用圆偏振光在外消旋分子/超分子体系上实现了对称性破缺效应。然而，由于绝大多数分子官能团的立体构成是其固有属性，因此，在化学合成领域实现光控对称性破缺仍然是非常困难的。只能借助复杂的光致催化反应，这类化学反应的周期长，手段复杂。更重要的是，绝大部分分子仅能响应紫外光谱区的入射光，而紫外光的照射不可避免的会对活体细胞造成损伤。因此，如何跳出光致催化反应的限制，并在对生物体友好的近红外投射窗口实现手性对称性破缺十分重要。

近年来，以金纳米棒组装体为代表的手性等离激元纳米结构由于其在手性信号放大，手性信号识别等领域展现出的良好应用前景，备受关注。更重要的是，不同于光响应分子/超分子材料，手性等离激元纳米结构可以在从可见光到近红外光的宽光谱范围内，表现出超强的旋光活性。这些使手性等离激元纳米结构成为了可以在近红外窗口实现对称性破缺效应的最佳材料。

最新的研究表明，圆偏振光照射手性等离激元纳米结构后，会根据照射目标手性性质的不同而产生不对称的力学效应，例如顺时针/逆时针旋转；推/拉等。发明人认为，利用左旋/右旋圆偏振光对等离激元手性纳米结构的不对称的力学效应，可以在等离激元自组装体系中驱动对称性破缺效应的发生。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种使用圆偏振光控制金纳米棒自组装结构产生对称性破缺的方法，该方法利用圆偏振光照射金纳米棒自组装体外消旋混合溶液，已达到控制对称性破缺效应的目的。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种基于光控对称性破缺的表面等离激元自组装手性结构的制备方法，通过如下方法制备实现：

步骤一、金纳米棒肩并肩自组装结构的制备

将包裹着十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的金纳米棒单分散原液分别与左/右手性半胱氨酸分子溶液混合，所述单分散金纳米棒液的浓度为60～70pmol/L；

其中，加入左/右手性半胱氨酸分子溶液后，上述溶液中左/右手性半胱氨酸分子的浓度为0.1μmol/L；

取上述溶液与柠檬酸盐溶液混合均匀，得到金纳米棒肩并肩自组装结构；

其中，加入柠檬酸盐后，上述溶液中柠檬酸盐的浓度为60～70μmol/L；

其中，所述混合有左手性半胱氨酸分子的金纳米棒组装体溶液被定义为P_L-异构体；

其中，所述混合有右手性半胱氨酸分子的金纳米棒组装体溶液被定义为M_D-异构体；

步骤二、金纳米棒自组装体外消旋混合溶液的制备