使用奈米球鏡微影術製程親手性結構並以有限時域差分法模擬

Abstract

親手性結構擁有較明顯的旋光現象，使其在左右旋光波源下有極度不一樣的反應，利用了有限時域差分法(FDTD)之模擬方法，找出了在不同結構下對應旋光態的表現，也進行了一連串的模態分析。對於在奈米球微影術製程找出了較可行的結構。雙層旋轉C環金屬結構，利用了上下金屬的耦合，會造成能階分裂的現象發生，也因為上下層金屬C環結構之旋轉，造成有旋光性之現象發生，那當由自由空間轉換成較符合實際的情況時，兩層金屬中間有二氧化矽作為阻隔層，使其能階分裂下不明顯，造成上下耦合之效果減弱，導致在圓二色性之數值有明顯之減少，在製程方面必須要先填補下層金屬C環結構之開口，再蒸鍍出上層旋轉的C環結構，有製程上的技術困難需克服，所以在實驗上的結構選擇就為扭曲的金屬弧線結構(Twist-arc structures)。扭曲的金屬弧線結構(Twist-arc structures)，利用兩邊金屬弧線之耦合，使其在電場x、y偏振下之共振有紅、藍位移之現象產生，分別有低、高能階之模態差異，也因為左右兩邊金屬弧線有高度差異，使其在線性偏振下有相位延遲之現象，造成在左右旋光態峰值位移，展現出了較強的圓二色性之數值，接著也利用奈米球鏡微影術確實製程出了扭曲的金屬弧線結構，對於在實驗量測上之趨勢與模擬相符，當由空氣中量測轉換成在水中量測樣品，由於金屬結構上下所看到的折射率相近，導致基板對結構下的影響大大的減少，對於在圓二色性上的數值也有所提升。量測手性分子的選擇為半胱胺酸(cysteine)，由於在波長950(nm)、800(nm)下都有光學親手性增益(Optical Chirality Enhancement)之分布，在實驗量測上也確實量測出L-cysteine及D-cysteine造成的訊號差異，利用圓二色性總和(sum CD)之方法，也明顯找出對於不同手性分子下的訊號差異。

Date of Award	2018 Aug 3
Original language	Chinese
Supervisor	Shih-hui Chang (Supervisor)