膠體晶體自組裝及其結(jié)構(gòu)性質(zhì)研究.pdf

1、自組裝膠體晶體因其豐富的相行為,受到越來越多科研工作者的重視。在單分散的膠體系統(tǒng)中通過自組裝的方法已經(jīng)得到了六角密堆和面心立方結(jié)構(gòu)的膠體晶體。但是當(dāng)單分散的膠體晶體中加入濃度和尺寸大小不同的聚合物的時候,情況就發(fā)生了變化。人們在膠體高分子混合體系中觀察到相變行為。這種膠體.高分子混合體系在界面上可組裝形成豐富的膠體結(jié)構(gòu)。理論計算出有多種相結(jié)構(gòu)出現(xiàn),包括六角密堆、體心四方、體心立方,及鏈狀、層狀結(jié)構(gòu)等等。如果能在實驗上實現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)并對其加

2、以調(diào)控,那可調(diào)控膠體晶體將在光學(xué),電學(xué),生物傳感器等領(lǐng)域起到非常大的作用,同時也為軟物質(zhì)多體混合體系的理論研究開拓廣闊的前景。
　　 本文的主要工作是從實驗角度實現(xiàn)一種制作膠體晶體各種結(jié)構(gòu)的新方法,并通過控制相關(guān)參量實現(xiàn)膠體晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。實驗體系主要是由聚合物刷襯底,膠體顆粒,自由聚合物構(gòu)成。通過調(diào)節(jié)膠體顆粒和自由聚合物的質(zhì)量比,實現(xiàn)膠體晶體結(jié)構(gòu)從無序,到鏈狀,到多晶,到四方六角混合,到四方,到六角四方混合,再到六角的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。

3、其中大面積的四方和六角結(jié)構(gòu)非常值得關(guān)注,也具備潛在的應(yīng)用前景。我們用光學(xué)反射譜對六角和四方結(jié)構(gòu)膠體晶體的光學(xué)性質(zhì)進行測量,對應(yīng)兩種結(jié)構(gòu),得到了兩個反射峰位。通過R-Soft軟件計算光學(xué)反射譜,并與上述實驗比較,證明六角結(jié)構(gòu)膠體晶體在三維上是面心立方晶體,四方結(jié)構(gòu)膠體晶體在三維上是體心四方晶體。
　　 我們利用熵驅(qū)動有序理論對上述膠體結(jié)構(gòu)形成及轉(zhuǎn)變行為進行解釋。結(jié)構(gòu)的形成及轉(zhuǎn)變主要受到兩種作用的調(diào)制,一是聚合物刷的構(gòu)象熵效應(yīng),一是