斜入射光在硫族化物金屬多層核-殼體表面產(chǎn)生可調(diào)諧非梯度光學(xué)力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種斜入射光在硫族化物金屬多層核-殼體表面產(chǎn)生可調(diào)諧非梯度光學(xué)力的方法，可應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)及納米操控等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對微小物體的光學(xué)捕獲和篩選一直是光學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。光學(xué)梯度力在各種光學(xué)捕獲技術(shù)中扮演著重要的角色，例如通過光學(xué)梯度力實現(xiàn)的光鑷和光學(xué)捆綁等。然而，光學(xué)梯度力具有產(chǎn)生設(shè)備復(fù)雜、不可調(diào)諧和難以捕獲和篩選納米尺寸分子等缺點。2008年，Ward, T.J.等提出通過圓偏振光產(chǎn)生的光學(xué)梯度力可以捕獲和分離具有納米尺寸的手性分子。但是，圓偏振入射光仍然需要使用復(fù)雜的設(shè)備來產(chǎn)生，不利于系統(tǒng)的實際應(yīng)用；且其捕獲和分離的納米分子必需具有手性結(jié)構(gòu)，因此限制了其作用對象的范圍。所以，本發(fā)明提出在硫族化物/金屬多層核-殼體表面覆蓋納米尺寸分子，使其在線偏振傾斜入射光照射下在多層核-殼體周圍產(chǎn)生非梯度光學(xué)力；然后，利用硫族化物晶格結(jié)構(gòu)隨外加光場、電場、溫度場、和壓力場改變而變化的特性，調(diào)諧多層核-殼體受到的非梯度光學(xué)力大小和方向，從而實現(xiàn)對附著在多層核-殼體表面的納米尺寸分子的捕獲和篩選，其中納米尺寸分子可以為非手性結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服了利用梯度光學(xué)力捕獲和篩選納米尺寸分子這一傳統(tǒng)方法中所具有的入射光源復(fù)雜(即入射光必需為圓偏振或橢圓偏振)、篩選對象局限(即納米尺寸分子必需具有手性結(jié)構(gòu))、由圓偏振或橢圓偏振光產(chǎn)生的梯度光學(xué)力不可調(diào)諧、以及難以捕獲納米尺寸非手性分子等不足，而提供一種具有系統(tǒng)簡單、操作方便、超靈敏、超快速、主動調(diào)諧等優(yōu)點的由線偏振傾斜入射光產(chǎn)生的非梯度光學(xué)力捕獲和篩選非手性納米尺寸分子的方法，可用于生物，醫(yī)學(xué)以及納米操控等領(lǐng)域。
[0004]本發(fā)明解決問題采用的技術(shù)方案如下:
[0005]—種斜入射光在硫族化物金屬多層核-殼體表面產(chǎn)生可調(diào)諧非梯度光學(xué)力的方法，通過使線偏振入射光傾斜照射硫族化物/金屬多層核-殼體，破壞硫族化物/金屬多層核-殼體周圍的玻印亭矢量對稱分布，使多層核-殼體上的總玻印亭矢量不為零，產(chǎn)生非梯度光學(xué)力；且該總玻印亭矢量隨硫族化物的晶格結(jié)構(gòu)的變化發(fā)生改變，進而改變總玻印亭矢量作用在多層核-殼體上的非梯度光學(xué)力的方向和大小，來調(diào)控多層核-殼體在入射光場中的運動軌跡，從而對附著在多層核-殼體表面的納米尺寸分子進行可調(diào)諧捕獲和篩選，其中多層核-殼體處于入射光束內(nèi)，且偏離光束沿入射方向的中心對稱軸(z軸)的距離為I (O彡I彡W(Z))，W(Z)為入射光束寬，隨Z的變化發(fā)生改變(-①<Z<+ OO );多層核-殼體由金屬層、硫族化物層交替生長而成，層數(shù)為η層(η>1)，每層厚度在I納米至I微米；多層核-殼體的外形可以是球體、橢球體、圓柱體、圓錐體等曲面幾何體或者棱柱、正方體、長方體等多面體，體積在I立方納米至1000立方微米；多層核-殼體中核與殼的中心可以重疊或分離。
[0006]所述的線偏振入射光，入射光為線偏振非平面波或平面波，類型包括高斯波、貝塞爾波、艾里波等；入射光傾斜照射硫族化物/金屬多層核-殼體，入射角Θ范圍是O?！?Θ〈90° ;頻率范圍為 0.3 μ m ?20 μ m ;功率范圍為 0.1mW/μ m2?1mW/μ m2。
[0007]所述的入射光的光源采用波長可調(diào)諧激光器、半導(dǎo)體連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)激光、或者發(fā)光二極管。
[0008]所述的表面附有納米尺寸分子的硫族化物/金屬多層核-殼體，金屬層是Al、Ag、Au、Cu、N1、Pt 等。
[0009]所述的表面附有納米尺寸分子的硫族化物/金屬多層核-殼體，硫族化物是GeTe，Ge2Sb2Te5, Ge1Sb2Te4? Ge2Sb2Te4? Ge3Sb4Te8, Ge15Sb85, Ag5In6Sb59Te300
[0010]所述的表面附有納米尺寸分子的硫族化物/金屬多層核-殼體，納米尺寸分子可以具有非手性結(jié)構(gòu)或手性結(jié)構(gòu)，如抗原，抗體，酶，激素，胺類，肽類，氨基酸，維生素等。
[0011]所述的表面附有納米尺寸分子的硫族化物/金屬多層核-殼體，多層結(jié)構(gòu)通過材料生長工藝實現(xiàn)，包括磁控濺射、電子束蒸發(fā)、金屬有機化合物化學(xué)氣相沉淀、氣相外延生長、分子束外延。
[0012]所述的表面附有納米尺寸分子的硫族化物/金屬多層核-殼體，可以通過光照、通電、加熱和加壓等方式改變其中硫族化物的晶格結(jié)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明系統(tǒng)由光源、顯微鏡和光學(xué)力顯示器構(gòu)成。測試前將表面附有納米尺寸分子的硫族化物/金屬多層核-殼體置于裝有水或油的樣品池中，在線偏振光波的傾斜照射下，破壞硫族化物/金屬多層核-殼體周圍的玻印亭矢量對稱分布，使多層核-殼體上的總玻印亭矢量不為零，產(chǎn)生非梯度光學(xué)力；然后，通過改變硫族化物的晶格結(jié)構(gòu)，改變多層核-殼體上的總玻印亭矢量，進而改變總玻印亭矢量作用在多層核-殼體上的非梯度光學(xué)力的方向和大小，來調(diào)控多層核-殼體在入射光場中的運動軌跡，從而對附著在多層核-殼體表面的納米尺寸非手性分子進行可調(diào)諧捕獲和篩選。顯微鏡可以用來觀測表面附有納米尺寸非手性分子的硫族化物/金屬多層核-殼體在入射光作用下所產(chǎn)生的運動軌跡。所述顯微鏡可以采用普通熒光垂直或正置顯微鏡。
[0014]所述系統(tǒng)可以通過簡單的線偏振傾斜入射光實現(xiàn)對具有納米尺寸非手性結(jié)構(gòu)物體的可調(diào)諧捕獲和篩選?？朔死锰荻裙鈱W(xué)力捕獲和篩選納米尺寸分子這一傳統(tǒng)方法中所具有的入射光源復(fù)雜(即入射光必須為圓偏振或橢圓偏振)、篩選對象局限(即納米尺寸分子必須具有手性)、由圓偏振或橢圓偏振光產(chǎn)生的梯度光學(xué)力不可調(diào)諧、以及難以捕獲納米尺寸分子等問題，具有系統(tǒng)簡單、操作方便、超靈敏、超快速、主動調(diào)諧等優(yōu)點，可用于生物，醫(yī)學(xué)以及納米操控等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0015]圖1為表面附有納米尺寸分子的硫族化物/金屬多層核-殼體示意圖。
[0016]圖2為由線偏振傾斜入射光產(chǎn)生的非梯度光學(xué)力捕獲表面附有納米尺寸分子的硫族化物/金屬多層核-殼體的過程示意圖。
[0017]圖3為由線偏振傾斜入射光產(chǎn)生的非梯度光學(xué)力捕獲表面附有納米尺寸分子的硫族化物/金屬多層核-殼體的系統(tǒng)測試示意圖。
[0018]圖中:I硫族化物層，2金屬層，3硫族化物/金屬多層核-殼體，4納米尺寸分子，5光源，6顯微鏡，7光學(xué)力顯示器，8樣品池，9控溫器，10CXD攝像機，11監(jiān)視器，12計算機，13錄像機。
【具體實施方式】
[0019]為使得本發(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容更加清晰，以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的【具體實施方式】。其中的材料生長技術(shù)包括:磁控濺射，電子束蒸發(fā)，金屬有機化合物化學(xué)氣相沉淀，氣相外延生長，和分子束外延技術(shù)