等离子激元复合纳米材料研究新进展

日期:2019-11-07编辑作者:农业科学

原标题:磁性/等离子激元复合纳米材料研究新进展,或可用于信息加密及传感

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2018年9月2日,美国加州大学河滨分校的殷亚东教授课题组研制出了一种棒状的各向异性的核壳型复合纳米粒子,以磁性纳米棒为核,外面包覆金壳作为等离子激元层,通过使用外部磁场操纵纳米粒子在溶液中的取向,实现了对其光学性质的快速的动态控制。这项研究以“用于信息加密及传感磁性/等离子激元复合纳米材料”(Anisotropically Shaped Magnetic/Plasmonic Nanocomposites for Information Encryption and Magnetic-Field-Direction Sensing)为题,发表在《Research》(Research. 2018, DOI: 10.1155/2018/7527825)上。

冠军1期8码稳定计划,研究背景

随着功能材料研究的不断深入和发展,具有多个激发模式,形状各向异性的等离子激元纳米材料的研究热度持续上涨。如果能实现对各向异性的等离子激元纳米结构取向的控制,就能够选择性地激发其不同的模式,并且可以做到对材料光学性质的动态调制,最终可用以设计包括防伪标签、智能材料、及传感器等在内的各种功能器件。在各种不同的物理和化学调控手段中,外加磁场调控具有非接触、快速、以及高灵敏度的独特优势。

研究进展

美国加州大学河滨分校的殷亚东教授课题组研制出了一种棒状的各向异性的核壳型复合纳米粒子,该材料以磁性纳米棒为核,外面包覆金壳作为等离子激元层,通过使用外部磁场操纵纳米粒子在溶液中的取向,实现了对其光学性质的快速的动态控制。

作者通过对棒状结构长径比的控制,将等离子激发波长调制到肉眼不可见的近红外波段。在近红外光电耦合系统中,具有不同消光性质的纳米复合材料样品能够产生不同的电信号,从而实现了光电磁的耦合。当将不同取向的复合材料固定在聚合物膜中时,利用特别取向的线性偏振光源可读取出肉眼不可见的隐藏信息,因而该材料可以作为信息加密元件来实现防伪等功能。

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使用不同线性偏振光制造出的聚合物膜的两种解密方案

另外当将复合材料分散在溶液中时,由于棒状粒子取向反映了外磁场方向,而其取向又可通过光学方法非常方便地检测出来,因而这种材料又可用于制备新型传感器来检测磁场方向。

未来展望

此类磁性/等离子激元纳米复合材料可以用于设计小型化和集成化的功能器件,不仅能为其他科学领域提供新型的材料和工具,在实际应用中也有巨大潜力,例如实现精确磁敏控制和测量传感,虚拟现实数据采集的磁场映射,以及作为磁光逻辑门用于光学计算等。

《Research》作为《Science》自1880年创建以来第一本合作期刊,通过《Science》的高影响力国际化传播平台和丰富的国际化高端学术资源,正在快速提高期刊的国际知名度和影响力,刊登内容主要集中在:人工智能与信息科学/生物学与生命科学/能源研究/环境科学/新兴材料研究/机械/科学与工程/微纳米科学/机器人与先进制造领域。

欢迎相关领域的科学家们踊跃投稿,关注和使用期刊的出版内容。

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