本发明涉及等离激元光子学，尤其涉及一种超材料的可见光散射增强装置及制备方法。
背景技术：
1、随着社会的发展和照明技术水平的提高，人工照明的功能要素不再局限于满足视觉功能，提高视觉舒适度，提供美观的环境和节约能源，更要求符合人体昼夜节律，促进心理和生理健康，满足人因照明的需求。人因照明，即仿自然光照明技术，技术关键就是提供高效稳定的仿自然光照明光源。公布号cn 105378377b提出了一种利用led作为光源，模拟瑞利散射形成晴朗天空蓝天效果的人工照明装置，专利公开号cn 105765415 a中阐述了模拟瑞利散射的扩散板材料的制备技术，其技术实质是基于瑞利散射效应，通过在透明基质材料中添加氧化物纳米颗粒的扩散技术人工模拟出瑞利散射的效果。
2、但是上述方案中的散射增强装置具有散射方向和散射波长是不可控的，而且尺寸较大，不便于柔性布置，影响了散射增强装置在人因照明领域的应用。因此，提出一种超材料的可见光散射增强装置及制备方法，具备良好的散射波长的选择性，尺寸较小且适合柔性布置，适用于作为人因照明的扩散装置，是非常必要的。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提出了一种利用金属-介质的异质二聚体结构对外部光照形成等离激元共振的特性，构建对可见光散射方向和散射波长可控的超材料的可见光散射增强装置及制备方法。
2、一方面，本发明提供了一种超材料的可见光散射增强装置，包括：
3、柔性基材；
4、核-壳纳米粒子涂层，均匀沉积在柔性基材的一侧；
5、金属薄膜层，设置在沉积有核-壳纳米粒子涂层远离柔性基材的一侧表面，并与核-壳纳米粒子涂层固定连接，用于与核-壳纳米粒子涂层形成间隙等离激元的法布里-帕罗腔；
6、其中，核-壳纳米粒子涂层包括若干核-壳纳米粒子；间隙等离激元的法布里-帕罗腔，与若干核-壳纳米粒子的表面等离激元产生模式重叠，对入射光进行选择性散射。
7、在以上技术方案的基础上，优选的，所述若干核-壳纳米粒子均包括球形的金属核和围绕该金属核的介质壳；若干核-壳纳米粒子的外形为球形或者圆柱形；若干核-壳纳米粒子尺寸小于入射光的波长。
8、优选的，所述若干核-壳纳米粒子的金属核为金、银、钼、镍、钴、铬、铱、铜或者铝中的一种，金属核的直径d1满足80nm<d1<100nm。
9、优选的，所述若干核-壳纳米粒子的介质壳的材质为氧化锌、二氧化钛或者二氧化硅中的一种；当介质壳为球形结构时，介质壳的厚度t满足50nm<t<100nm；当介质壳为圆柱形结构时，介质壳的底面直径d2满足50nm<d2<100nm，介质壳的高度h满足200nm<h<300nm。
10、优选的，所述柔性基材的厚度a>1mm；柔性基材选用聚酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酯乙二醇酯或者聚二甲基硅氧烷中的一种。
11、优选的，所述金属薄膜层的厚度b<1μm。
12、在以上技术方案的基础上，优选的，若干核-壳纳米粒子表面的等离激元产生共振散射，是令入射光的散射截面σsca用下式表示：其中<σsca>为沿极化角度平均的入射光散射截面；k是柔性基材中的波速，εm为介电常数，λ为入射光波长；αj是核-壳纳米粒子在三个正交方向上的静态极化率；ε为介电函数；
13、共振散射对入射光进行选择性散射的条件是若干核-壳纳米粒子在共振波长λ0处满足re表示实部，im表示虚部；共振波长λ0处的入射光的散射截面σsca(λ0)与非共振波长λ0+δλ处的入射光的散射截面σsca(λ0+δλ)的比值为且σsca(λ0)＞＞σsca(λ0+δλ)。
14、另一方面，本发明提供了一种超材料的可见光散射增强装置的制备方法，包括如下步骤：
15、s1：将若干核-壳纳米粒子溶解在溶剂中，以形成核-壳纳米粒子溶液；
16、s2：将核-壳纳米粒子溶液涂覆在柔性基材的表面，使若干核-壳纳米粒子沉积在柔性基材表面，形成厚度均匀的核-壳纳米粒子涂层；
17、s3：将完成涂覆的柔性基材放入烘箱中，加热至80摄氏度，保温四小时，使核-壳纳米粒子涂层缓慢干燥；
18、s4；在核-壳纳米粒子涂层远离柔性基材的一侧，镀设金属薄膜层，即得到上述的一种超材料的可见光散射增强装置。
19、优选的，所述溶剂为聚乙烯醇。
20、优选的，所述柔性基材为透明的材料。
21、本发明提供的一种超材料的可见光散射增强装置及制备方法，相对于现有技术，具有以下有益效果：
22、本发明通过定制了一种柔性基材、核-壳纳米粒子涂层和金属薄膜层的三层复合结构的可见光增强散射装置，通过可见光透过率高的柔性基材结合阵列设置的核-壳纳米粒子的散射截面，使得散射截面在可见光的特定波长处达到峰值，实现共振散射，同时核-壳纳米粒子的吸收截面在整个可见光谱中基本为零，这种选择性散射与低吸收的结合，可以对特定波段的可见光选择性散射，同时不影响其他可见光波段的透明传输，达到选择性增强散射的目的。
1.一种超材料的可见光散射增强装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种超材料的可见光散射增强装置，其特征在于，所述若干核-壳纳米粒子均包括球形的金属核和围绕该金属核的介质壳；若干核-壳纳米粒子的外形为球形或者圆柱形；若干核-壳纳米粒子尺寸小于入射光的波长。
3.根据权利要求2所述的一种超材料的可见光散射增强装置，其特征在于，所述若干核-壳纳米粒子的金属核为金、银、钼、镍、钴、铬、铱、铜或者铝中的一种，金属核的直径d1满足80nm<d1<100nm。
4.根据权利要求2所述的一种超材料的可见光散射增强装置，其特征在于，所述若干核-壳纳米粒子的介质壳的材质为氧化锌、二氧化钛或者二氧化硅中的一种；当介质壳为球形结构时，介质壳的厚度t满足50nm<t<100nm；当介质壳为圆柱形结构时，介质壳的底面直径d2满足50nm<d2<100nm，介质壳的高度h满足200nm<h<300nm。
5.根据权利要求2所述的一种超材料的可见光散射增强装置，其特征在于，所述柔性基材的厚度a>1mm；柔性基材选用聚酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酯乙二醇酯或者聚二甲基硅氧烷中的一种。
6.根据权利要求2所述的一种超材料的可见光散射增强装置，其特征在于，所述金属薄膜层的厚度b<1μm。
7.根据权利要求1所述的一种超材料的可见光散射增强装置，其特征在于，若干核-壳纳米粒子表面的等离激元产生共振散射，是令入射光的散射截面σsca用下式表示：其中<σsca>为沿极化角度平均的入射光散射截面；k是柔性基材中的波速，εm为介电常数，λ为入射光波长；αj是核-壳纳米粒子在三个正交方向上的静态极化率；ε为介电函数；
8.一种超材料的可见光散射增强装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种超材料的可见光散射增强装置的制备方法，其特征在于，所述溶剂为聚乙烯醇。
10.根据权利要求8所述的一种超材料的可见光散射增强装置的制备方法，其特征在于，所述柔性基材为透明的材料，核-壳纳米粒子涂层中的若干核-壳纳米粒子呈阵列设置。
