[发明专利]一种具有高度差的三维手性圆锥金属纳米壳及制备方法

说明书

本发明涉及一种具有高度差的三维手性圆锥金属纳米壳及制备方法，具体而言，涉及微纳光子学探测领域。本申请提供的三维手性圆锥金属纳米壳结构通过在氧化铝模板上不同角度沉积贵金属，形成锥形纳米壳层，其纳米壳层的超表面可以将更多的入射光耦合到纳米结构中，从而降低了纳米壳层内部的反射和增加了局域化的电磁能量。由于电场与磁场之间的夹角较小，使得三维手性圆锥金属纳米壳的手性近场相对于圆偏振光的增强达到155倍。利用三维手性圆锥金属纳米壳结构检测手性分子，手性信号增强了约两个数量级。本方法为制备具有可调谐手性响应的等离子体手性纳米结构提供了简洁、大面积方法，为手性近场的灵敏检测提供了一种有效、便捷的思路。

技术领域

本发明属于本发明涉及手性纳米壳的制备领域，具体涉及一种制备具有高度差的三维手性圆锥金属纳米壳的方法。

背景技术

手性是具有非重叠镜像的生物分子的基本特征。手性结构对不同的旋向圆偏振光表现出不同的手性响应。因此，手性生物分子的灵敏检测具有重要的意义。而生物分子的光谱分析因其在生物医学诊断、生物分子检测、生物传感等方面的优势应用而备受关注。然而，大多数自然发生的圆二色性(CD)反应是非常微弱的，并位于紫外线波段。这一缺陷导致基于CD光谱的生物分子定量分析需要大样本或高浓度样本。

将手性生物分子与等离子体纳米结构相结合是解决这些问题的一个有效的方法。由于强光-物质相互作用，生物分子的CD反应信号可大量增强，并出现在可见区域。为了获得更大的手性电磁近场，许多人提出并采用不同的方法制备了微纳结构。传统的激光直写技术作为一种成熟的技术，可以直接制备微纳结构，可以实现大面积、大体积的制备，但在分辨率方面存在挑战。电子束光刻技术(EBL)适用于制作具有精确尺寸和形貌的二维或三维PCN。遗憾的是，EBL在大规模制造中存在运行速度慢，成本高的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有高度差的三维手性圆锥金属纳米壳的制备方法包括如下步骤：

步骤一、铝片的预处理及抛光；

步骤二、阳极氧化和扩孔；

步骤三、用电子束蒸发镀膜仪在分三个不同的方向蒸镀金属，得到带锥形孔的金膜；

步骤四、锥形纳米壳转移到玻璃基底上；

步骤五、去除铝基底、氧化铝。

所述步骤一、根据权利要求1所述的一种制备具有高度差的三维手性圆锥金属纳米壳的方法，其特征在于：所述步骤一、铝片的预处理及抛光的过程如下：将铝片裁剪成5×7cm的小片，在硬纸板中将铝片压平，将铝片浸泡在无水乙醇溶液中用超声清洗器超声5min去除铝片表面油脂；然后，将铝片置于电解液中(高氯酸：无水乙醇体积比为1：4)进行电化学抛光，阳极氧化电压为20V，温度为0℃；氧化过程中铂电极为阴极，铝片为阳极，需将铝片正面与铂电极正对，11min后将铝片取出，用去离子水清洗铝片表面，清洗干净后，待其自然晾干备用。

所述步骤二、阳极氧化和扩孔的过程如下：阳极氧化铝模板的制备，阳极氧化反应过程在DF-101Z集热式恒温加热磁力搅拌器中完成。其中铝片为阳极，铂电极为阴极，以150mL，2vol％的磷酸溶液作为电解液，控制反应温度为40℃，两电极间距离为3.5cm，磁子转速为20rad/s进行阳极氧化反应。采用一步变电压阳极氧化法制备氧化铝纳米突起及纳米孔复合结构(AAO)。

所述步骤三、用电子束蒸发镀膜仪在分三个不同的方向蒸镀金属，得到带锥形孔的金膜的过程如下：用倾斜角沉积的方法在铝孔上沉积贵金属，分别从三个方向沉积，相邻两个方向的夹角为120度，电子束沉积的入射角为60度到80度。

所述步骤四：锥形纳米壳转移到玻璃基底上的过程为包括如下步骤：