應用前景廣闊 無裂紋、顏色高純亮的光子晶體制備成功

光子晶體是由不同折光率的物質交替排列而形成的周期性結構，因其特殊的光學特性，光子晶體在光學器件、傳感及生物分析等領域顯示出獨特的應用優勢。11日，記者從南京工業大學獲悉，該校陳蘇教授團隊將光子晶體和量子點結合，制備了光子晶體薄膜和微珠，顏色可調、無裂紋、顏色更鮮艷更純更亮，在涂料、傳感、顯示、生物編碼等領域有著廣闊的應用前景。日前，該成果發表在化工知名期刊《化學工程雜志》上。

“目前，膠體光子晶體的制備主要以單分散膠體顆粒作為構筑單元，構筑規整有序的膠體晶體結構。然而，由于各膠體顆粒之間的相互作用較弱，使得光子晶體易于開裂、組裝效率低下，嚴重阻礙了實際應用。”課題組博士生李晴介紹，基于這一難題，陳蘇團隊成功地將無重金屬、環境友好的功能化碳量子點接枝到單分散膠體顆粒上，構筑了顏色可調、無裂紋、高飽和結構色的光子晶體薄膜和微珠。

經功能化碳量子點修飾的單分散膠體顆粒表面有許多羧基、羥基基團，容易形成氫鍵，在組裝過程中氫鍵之間會相互“吸引”，從而提高了膠體顆粒之間的相互作用力，這樣組裝出的光子晶體薄膜，結構緊密、高度結晶，不會開裂，結構色的亮度也更亮更鮮艷。這種光子晶體薄膜由于入射角度不同還會產生各種不同顏色，形成“虹彩效應”。

此外，課題組還利用液滴微流控技術，制備出尺寸均一的光子晶體微珠，不僅具有穩定的熒光屬性，而且表現出無角度依賴的結構色——因其球狀結構，它不會因入射角度不同而產生不同顏色。

課題組還實現了碳點功能化的光子晶體膠體顆粒在水凝膠網絡中的組裝，制備出了具有傳感性能的光子凝膠，該光子凝膠當被機械拉伸、壓縮或在置于不同酸堿條件下，由于內部膠體顆粒的間距變化，其顏色也會隨之改變，表現出快速靈敏的機械變色和pH響應變色性能，可用于傳感檢測領域。

課題組研究人員介紹，碳點功能化光子晶體材料，不僅可以消除光子晶體薄膜制備中的結構缺陷，還可以用作光學信息存儲、信息通信、傳感檢測、顯示面板、光子晶體涂料等諸多領域。(周偉 金鳳)