一种基于圆二色性的电场探测装置

摘要

本发明提供了一种基于圆二色性的电场探测装置，包括基底层、加热层、传感层，加热层置于基底层上，传感层置于加热层上，传感层包括贵金属薄膜和有机共轭聚合物材料，贵金属薄膜上设有周期排布的孔洞，孔洞为轴对称结构，有机共轭聚合物材料填充孔洞。本发明具有电场探测灵敏度高的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及电场探测领域，具体涉及一种基于圆二色性的电场探测装置。

背景技术

电场的测量不仅对导弹、火箭、航空器发射中意义重大，而且对城市环境污染、超净实验室、炼油厂、储油站等地面上容易引起静电和容易受静电及雷达危害的场所也有着广泛的应用。传统电场测量装置的灵敏度低，探索基于新原理的电场探测技术对提高电场测量的灵敏度具有重要意义。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种基于圆二色性的电场探测装置，包括基底层、加热层、传感层，加热层置于基底层上，传感层置于加热层上，传感层包括贵金属薄膜和有机共轭聚合物材料，贵金属薄膜上设有周期排布的孔洞，孔洞为轴对称结构，有机共轭聚合物材料填充孔洞。

更进一步地，有机共轭聚合物材料为聚3-己基噻吩。

更进一步地，贵金属薄膜的材料为金或银。

更进一步地，周期为矩形周期。

更进一步地，孔洞贯穿贵金属薄膜。

更进一步地，孔洞的形状为矩形。

更进一步地，矩形的边沿周期的方向。

更进一步地，孔洞的形状为哑铃形。

更进一步地，哑铃形的方向沿周期的方向。

更进一步地，孔洞的形状为曲边四边形。

本发明的有益效果：本发明提供了一种基于圆二色性的电场探测装置，包括基底层、加热层、传感层，加热层置于基底层上，传感层置于加热层上，传感层包括贵金属薄膜和有机共轭聚合物材料，贵金属薄膜上设有周期排布的孔洞，孔洞为轴对称结构，有机共轭聚合物材料填充孔洞。应用时，首先，在加热层为常温的情况下，在无电场空间，测量传感层的圆二色性；然后，将本发明置于待测电场内，同时加热层加热有机共轭聚合物材料，加热持续一段时间后，冷却有机共轭聚合物材料，重新测量传感层的圆二色性，根据前后传感层的圆二色性的变化，确定待测电场。在加热过程中，待测电场改变了有机共轭聚合物材料分子链的方向，从而改变了传感层的圆二色性。因为在加热时，有机共轭聚合物材料分子链的方向严重地依赖于其所处的电场，并且传感层的圆二色性严重地依赖于孔洞内的介电环境，因此，本发明具有电场探测灵敏度高的优点。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是一种基于圆二色性的电场探测装置的示意图。

图2是一种传感层的示意图。

图3是又一种传感层的示意图。

图4是再一种传感层的示意图。

图中：1、基底层；2、加热层；3、传感层；31、贵金属薄膜；32、孔洞。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

本发明提供了一种基于圆二色性的电场探测装置。如图1所示，该基于圆二色性的电场探测装置包括基底层1、加热层2、传感层3。加热层2置于1上。基底层1的材料为绝热材料，用以隔绝加热层2产生的热。加热层2可以通过连接其他高温物体的方法产生高温，也可以通过电阻产生热来产生高温，在此不做具体限制。传感层3置于加热层2上。传感层3包括贵金属薄膜31和有机共轭聚合物材料。贵金属薄膜31的材料为金或银。有机共轭聚合物材料为聚3-己基噻吩。加热时，聚3-己基噻吩的微观形貌更容易被待测电场调控。如图2所示，贵金属薄膜31上设有周期排布的孔洞32。孔洞32排布的周期为矩形周期。孔洞32贯穿贵金属薄膜31，以便于更强地调节贵金属薄膜31上的电流。孔洞32为轴对称结构。具体地，孔洞32的形状为矩形，矩形的边沿周期的方向。有机共轭聚合物材料填充孔洞32。

应用时，首先，在加热层2为常温的情况下，在无电场空间，测量传感层的圆二色性，具体地，应用圆偏振光照射传感层3，采集传感层3的散射光，通过散射光确定传感层3的圆二色性；然后，将本发明置于待测电场内，同时加热层2加热有机共轭聚合物材料，加热持续一段时间后，冷却有机共轭聚合物材料，重新测量传感层3的圆二色性，根据前后传感层3的圆二色性的变化，确定待测电场。加热的温度大于130摄氏度，持续的时间大于30分钟，以便于有机共轭聚合物材料的微观结构充分改变。在加热过程中，待测电场改变了有机共轭聚合物材料分子链的方向，从而改变了传感层3的圆二色性。具体地，无电场作用时，有机共轭聚合物材料分子链在各个方向均有，有机共轭聚合物材料没有表现出各向异性，传感层3不能表现出圆二色性；在电场作用下，有机共轭聚合物材料分子链表现为各向异性，当其方向与矩形长边或短边的方向不同时，有机共轭聚合物材料将诱导贵金属薄膜31产生圆二色性。因为在加热时，有机共轭聚合物材料分子链的方向严重地依赖于其所处的电场，并且传感层3的圆二色性严重地依赖于孔洞32内的介电环境，因此，本发明具有电场探测灵敏度高的优点。

在本发明中，有机共轭聚合物材料诱导贵金属薄膜31产生圆二色性。另外，贵金属薄膜31具有良好的导热效果，能够帮助加热层2更好地加热有机共轭聚合物材料，从而使得有机共轭聚合物材料的分子链方向改变更多，从而产生更强的圆二色性，从而实现更高灵敏度的电场测量。

更进一步地，矩形的宽度小于40纳米。这样一来，有机共轭聚合物材料分子链的方向更容易改变矩形孔洞32两侧贵金属薄膜31之间的耦合，从而实现在不同圆偏振光照射下更大的表面电流差异，从而产生更大的圆二色性，从而实现更高灵敏度的电场测量。

实施例2

在实施例1的基础上，如图3所示，孔洞32的形状为哑铃形。哑铃形的方向沿周期的方向。也就是说在孔洞32的宽度方向上，孔洞32的中部窄，孔洞32的两端宽。这样一来，贵金属薄膜31上的电流更容易聚集在孔洞32的两侧，在孔洞32的两侧形成强电场。当有机共轭聚合物材料分子链的方向改变时，在不同圆偏振光激发下，孔洞32两侧的耦合发生更明显的区别，从而产生更强的圆二色性，从而实现更高灵敏度的电场测量。

实施例3

在实施例1的基础上，如图4所示，孔洞32的形状为曲边四边形。这样一来，电流更容易聚集在孔洞32的两个垂直方向上，在孔洞32的四条曲边上形成强电场。当有机共轭聚合物材料分子链方向改变时，更容易调节贵金属薄膜31上的电流，从而在不同圆偏振光激发下，形成更明显的电流差异，从而形成更强的圆二色性，从而实现更高灵敏度的电场探测。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。