[发明专利]一种可见/近红外光调控等离激元手性转换纳米结构的制备方法

说明书

本发明涉及一种可见/近红外光调控等离激元手性转换纳米结构的制备方法，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等离激元组装体光学响应的手性光学转换复合结构。通过设计构建金纳米棒‑连接分子‑手性分子自组装纳米复合结构，即分子介导的金纳米棒手性二聚体，获得在左旋或右旋圆偏振光驱动的手性光学转换效应。与传统的紫外光驱动分子光学开关不同，本发明利用在生物组织透射窗口(650‑900nm)的圆偏振光实现手性光学转换；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的转换效果；该手性光学信号的转换仅需毫瓦级的低功率激光能量输入。

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/右旋圆偏振光控制金纳米棒自组装结构的等离激元手性光学活性。

技术背景

利用圆偏振光实现动态的手性转换在化学和生物学的研究中有着重要作用。现有的研究已成功地利用圆偏振光在分子/超分子层面上实现手性转换。然而，绝大部分分子仅能响应紫外区的入射光，而紫外光的照射会对活体细胞造成不可避免的损伤。因此，能够在对生物体友好的近红外窗口实现手性的转换十分重要。

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手性操控的最佳材料。已有研究表明，利用圆偏振光可以改变超材料的手性光学活性。这些方法虽然实现了圆偏振光对等离激元手性信号的控制，但是仅仅能应对具有固定基元的纳米结构，不能对更接近生物体环境的自组装结构的手性信号进行控制。

因此，目前存在对能够利用圆偏振光控制手性等离激元自组装结构手性信号的方法的需求。

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，实现手性转换的纳米结构。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种可见/近红外光调控等离激元手性转换纳米结构的方法，该方法利用圆偏振光照射金纳米棒自组装结构，转换金纳米棒自组装结构的等离激元圆二色(PCD)信号，以克服传统光化学响应分子合成复杂价格昂贵等难题。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种可见/近红外光调控等离激元手性转换纳米结构的制备方法，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、圆偏振光控的等离激元手性开关的实现