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原文传递椭球型GaAs纳米颗粒的应用

专利名称：	椭球型GaAs纳米颗粒的应用
摘要：	本发明公开了一种椭球型GaAs纳米颗粒的应用，具体为椭球型GaAs纳米颗粒作为纳米天线、光学开关或者折射率传感器的应用。利用纳秒激光液相熔蚀GaAs固体靶材制备出了不同尺寸的椭球型GaAs纳米颗粒，并将其用于纳米天线，其可以在散射强度峰值处实现前后向强度比值为6的方向性光散射。本发明首次提出单个椭球型GaAs纳米颗粒可以产生Fano共振，基于Fano共振，其可以实现高效的方向性光散射。本发明制备工艺简单，重复性好，稳定性高，成本低。椭球型GaAs纳米颗粒作为一种新型全介质纳米材料，可应用于纳米天线、光学开关和折射率传感器等领域。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	中山大学
发明人：	杨国伟;马楚荣;严佳豪
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910408521.3
公开号：	CN110174377A
代理机构：	广州市华学知识产权代理有限公司
代理人：	冯炳辉
分类号：	G01N21/49(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	510275 广东省广州市海珠区新港西路135号
主权项：	1.椭球型GaAs纳米颗粒的应用，其特征在于：为椭球型GaAs纳米颗粒作为纳米天线、光学开关或者折射率传感器的应用；一方面，由于几何形状的变化，椭球型GaAs纳米颗粒的Mie共振模式在光谱上出现不同程度的移动，当椭球颗粒的长径比达到某一数值时，其激发的磁偶极和电偶极共振模式会在光谱上出现重叠，有利于这两种模式之间的干涉，从而在背向散射光谱中产生Fano共振，基于这种背向的Fano共振，椭球型GaAs纳米颗粒能够在总散射峰值处实现高效的方向性前向散射，其前后向散射强度比值在Fano共振波长处达到最大值，表明其能够作为高效的纳米天线或者方向性源；另一方面，由于几何形状的各向异性，椭球型GaAs纳米颗粒产生的Fano共振对激发光的偏振以及周围环境折射率非常敏感；因此，椭球型GaAs纳米颗粒也能够作为偏振依赖的光学开关或者折射率传感器加以应用。 2.根据权利要求1所述的椭球型GaAs纳米颗粒的应用，其特征在于，所述椭球型GaAs纳米颗粒的制备和测试验证，包括以下步骤： 1)将固体靶材置于反应容器中，然后往反应容器中注入二次去离子水，并使二次去离子水浸过靶材表面； 2)调节激光器的脉冲激光光束的光路，使激光光束依次经过全反射镜和聚焦透镜后聚焦在靶材表面； 3)开启脉冲激光器，在激光的作用下同时进行液体环境中脉冲激光熔蚀反应，固体靶材在激光高温高压的作用下形成纳米晶核，在液体环境中长大成纳米颗粒； 4)反应结束后，关闭激光器，收集颗粒悬浮液，在加热板上进行干燥，得到目标产物，即椭球型GaAs纳米颗粒，不含其它杂质元素； 5)在暗场光学显微系统下找到定位的椭球型GaAs纳米颗粒； 6)利用暗场光学显微系统测量不同尺寸椭球型GaAs纳米颗粒的前向散射光谱； 7)利用暗场光学显微系统测量不同尺寸椭球型GaAs纳米颗粒的背向散射光谱； 8)改变激发光的偏振方向，测量椭球型GaAs纳米颗粒的背向散射光谱； 9)比较前后向散射光谱的差异，发现在整个测试波段，椭球型GaAs纳米颗粒前向散射强度都大于其背向散射，且前后向散射强度的比值在总散射峰值处达到最大值，证明其能够作为高效的纳米天线。 3.根据权利要求2所述的椭球型GaAs纳米颗粒的应用，其特征在于：在步骤1)中，所述靶材为GaAs靶，直径为1.2cm，厚度为0.5cm，纯度大于99.99％，所述反应容器为玻璃或塑料容器。 4.根据权利要求2所述的椭球型GaAs纳米颗粒的应用，其特征在于：在步骤2)中，所述激光聚焦至靶材表面的光斑直径为0.1cm。 5.根据权利要求2所述的椭球型GaAs纳米颗粒的应用，其特征在于：在步骤3)中，所述激光器的脉冲激光波长为532nm，重复频率为10Hz，脉冲宽度为10ns，单脉冲能量为400mJ。 6.根据权利要求2所述的椭球型GaAs纳米颗粒的应用，其特征在于：在步骤4)中，反应过程持续5～10分钟，颗粒悬浮液呈褐色，干燥温度为30℃，时间为5h；制备得到的纳米颗粒形状为椭球型，其中椭球长轴范围分布在100～300nm，短轴直径分布范围为30～180nm。 7.根据权利要求2所述的椭球型GaAs纳米颗粒的应用，其特征在于：在步骤5)中，暗场光学显微系统采用卤钨灯作为光源，功率100W，显微镜所用物镜的成像倍数为100倍，其数值孔径为0.80，CCD的工作温度为-70℃，散射光谱的测试是在25℃黑暗环境下进行，所用散射光谱测试的衬底为ITO导电玻璃。 8.根据权利要求2所述的椭球型GaAs纳米颗粒的应用，其特征在于：在步骤6)中，前向散射光谱测量使用了油浸暗场聚光器，数值孔径为1.4，光源入射方向为从下到上。 9.根据权利要求2所述的椭球型GaAs纳米颗粒的应用，其特征在于：在步骤8)中，激发光的偏振通过一个起偏器来控制，通过旋转样品来改变偏振激发，每次样品旋转的角度为15°。
所属类别：	发明专利