[00137446]功能性光子晶体的制备及其应用研究

本项目在陕西省教育厅科研计划项目和延安大学博士科研启动基金支持下完成,属新材料技术领域,其成果主要致力于光子晶体材料的研究,从光子晶体的制备和光学特性出发,开展了功能性光子晶体的制备及其在光学器件和外场作用下光子禁带调控、荧光调控、酸碱气体响应、化学传感等方面的研究。在基础研究方面取得了一系列创新性的研究成果,并在应用方面也作了有价值的探索,主要研究成果如下： （1）通过一步乳液聚合法制备出具有核壳结构、粒径可控的功能聚合物微球,可以简便的组装出大尺寸、禁带可控的光子晶体薄膜 （高分子学报,2012,（6）,648-652）。 （2）通过聚合物微球的竖直沉积自组装,在玻璃基底上制备了具有不同光子禁带的蛋白石和反蛋白石型光子晶体。利用光子晶体的布拉格反射特性,选择荧光波长与禁带匹配的光子晶体,在其表面蒸镀或旋涂不同的荧光物种,选择性增强了固态物质如有机染料、荧光粉等的固态荧光 （J. Mater. Chem.,2007,17,90～94;Appl. Phys. A,2007,87,271～275）。 （3）利用光子晶体对特定波长的荧光极大增强的性质,在光子晶体表面修饰带有胸腺嘧啶（T）的单链DNA,利用T与Hg2+离子之间的特殊配位作用,实现了对Hg2+离子的高灵敏（最低检测限4 nM）、高选择性、可再生性检测,制备了高灵敏、高选择性、可重复使用的检测Hg2+的光子晶体薄膜荧光传感器 （Phys. Chem. Chem. Phys.,2013,15,11943～11949）。 （4）通过紫外光照射或者改变光子晶体制备条件,得到具有特殊浸润性的光子晶体薄膜,对于光子晶体在特殊条件下的应用如催化、传感检测等方面具有重要的意义。如利用聚苯乙烯在紫外光照过程中发生光化学交联、链剪切及氧化作用,控制光照时间,增强了光子晶体薄膜的机械性能,且光学性能保持良好,同时光子晶体从疏水转变为高亲水薄膜 （Macromol. Rapid Commun.,2010,31,2115～2120,封面文章,获陕西省第十二届自然科学优秀学术论文一等奖;高等学校化学学报,2011,32,1634～1638）。通过改变聚合物微球自组装温度,制备了具有不同浸润性高亲水或高疏水的光子晶体薄膜（ J. Nanosci. Nanotechnol.,2013,13,1903～1909）。 （5）在反蛋白石光子晶体缝隙中填充对光、NH3和HCl气体响应的有机分子或聚合物,实现了外场作用下光子晶体光子禁带及荧光的可逆调控 （Appl. Phys. A,2011,102,531～536）;制备了对NH3和HCl气体可以灵敏响应的可进行裸眼监测的彩色传感器 （Macromol. Rapid Commun.,2012,33,380～385）,对于制备可裸眼检测的酸碱气体化学传感器具有重要的意义。