文档介绍：光学器件的制作方法
光学器件的制作方法
一种光学器件具有可变形的固体衬底，以及由衬底承载的金属颗粒的二维阵列。阵列提供在最邻近颗粒之间的受控间距。衬底的变形产生受控间距的对应的改变，以使得二维阵列经历在金属表面反射率和绝缘体表面反射率之示外部刺激的存在或不存在。例如，夕卜部刺激可以选自由以下项构成的组:温度、pH、负载、压力、电磁福射、电场、磁场、湿度、化学试剂、生物化学试剂以及生物试剂。
[0017]以下将列出本发明的可选的特征。可以采用本发明的任何方面而单独地或者结合使用这些特征。
[0018]优选地，衬底是可逆可变形衬底，衬底的可逆变形产生受控间距的可逆变化以使得二维阵列经历的金属和绝缘体表面反射率之间的转换也是可逆的。因此，尽管二维阵列可以由“单独使用的”不可逆变形衬底来承载，但是有利地，通过使用可逆可变形衬底，在金属和绝缘体表面反射率之间的转换可以被反转并且被重复多于一次。
[0019]有利地，可以通过控制颗粒之间的电子隧穿来产生在金属和绝缘体表面反射率之间的转换。因此通常由其中受控间距小于在颗粒之间电子隧穿所需的间距的衬底变形状态来产生金属表面反射率，并且通常由其中受控间距大于在颗粒之间电子隧穿所需的间距的衬底变形状态来产生绝缘体表面反射率。由于电子隧穿，转换可以指数地对于纳米颗粒的间距敏感。例如，从金属表面反射率至绝缘体表面反射率的转换可以发生在当最邻近颗粒之间的受控间距超过阈值间距时，其中阈值间距小于lnm，。
[0020]金属表面反射率可以提供在绝缘体表面反射率的等离子体有效波长下的至少30、40或50%的反射率。
[0021]金属颗粒的二维阵列优选地是金属颗粒的单层。
[0022]在衬底的未变形状态下，二维阵列可以具有金属表面反射率。因此，例如通过伸展、增大或膨胀衬底，可以引发向绝缘体表面反射率转换。备选地，然而，在衬底的未变形状态下，二维阵列可以具有绝缘体表面反射率，由此可以例如通过压缩、收缩或紧缩而向金属表面反射率转换。
[0023]金属颗粒可以是球体、杆状体、碟盘、立方体等。金属颗粒可以具有最大尺寸(也即在球体的情形下的直径或者在杆状体的情形下的长度)，平均大于约3nm，并且优选地大于约5或10nm。金属颗粒可以具有最大尺寸，平均小于约300nm并且优选地小于约100或50nm。这些纳米尺寸的颗粒可以提供在金属和绝缘体表面反射率之间的强力转换。特别地，因为这些颗粒小于光的波长，绝缘体表面反射率通常由表面等离子体共振支配，随着最邻近颗粒之间的受控间距的改变而导致特征颜色演进以及强度变化。随后可以特别地标记当受控间距小于颗粒之间电子隧穿所需的间距时向金属表面反射率的转换。
[0024]金属颗粒可以由铜或者诸如金、银、或钼之类的贵金属形成，因为这些金属由于表面等离子体共振而在绝缘体表面反射率期间通常提供强烈的颜色。这可以有助于增强在金属表面反射率和绝缘体表面反射率之间转换的显著性。
[0025]衬底可以有利地由弹性材料形成。
[0026]衬底可以是透明的，例如以便更好地使在金属表面反射率和绝缘体表面反射率之间的转换可见。
[0027]衬底可以具有大于约I μπι的厚度。衬底可以具有小于约100 μ m的厚度。这些厚度限制与器件的使用兼容，例如用作传感器或安全特征。
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