刺激響應(yīng)性光子晶體材料的制備.pdf

1、光子晶體是一種超材料，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)可以形成光子帶隙，對電磁波進(jìn)行調(diào)控。利用此原理我們可以將功能材料通過分子印跡技術(shù)與光子晶體結(jié)合，制備出具有響應(yīng)功能的光子晶體材料，把刺激響應(yīng)材料在應(yīng)答過程中發(fā)出的化學(xué)信號或者體積等變化轉(zhuǎn)化為光學(xué)信號，便于檢測，這在傳感和檢測領(lǐng)域有著十分廣闊的應(yīng)用前景。光子晶體的特殊結(jié)構(gòu)還可以對量子點(diǎn)的熒光性能進(jìn)行調(diào)控，孔穴結(jié)構(gòu)可以使熒光過程的熱交換效率變高，從而增強(qiáng)量子點(diǎn)的熒光性能，這對于生物標(biāo)記和半導(dǎo)體器件領(lǐng)域也有重

2、要的意義。本文具體的研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　采用stober法在氨水提供的堿性條件下水解TEOS形成SiO2微球，得到的微球單分散性好、粒徑可控，采用乳液聚合法聚合苯乙烯單體制備聚苯乙烯微球，得到的微球單分散性好、球形度高，采用垂直沉降自組裝法使微球在溶劑揮發(fā)的過程中自組裝于基片上，形成蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體結(jié)構(gòu)，光子晶體的表面完整、無明顯缺陷、結(jié)構(gòu)色明顯，適合作為反蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體的模板材料。
　　將分子印跡技術(shù)引入光子晶

3、體材料，制備出甲基丙烯酸反蛋白石結(jié)構(gòu)的光子晶體。經(jīng)測試，反蛋白結(jié)構(gòu)光子晶體對溫度、溶劑濃度和鹽離子濃度都具有響應(yīng)功能，隨著溫度的升高衍射峰紅移，強(qiáng)度增高；隨著乙醇溶劑濃度的升高衍射峰強(qiáng)度變高；隨著鹽離子濃度增加衍射峰藍(lán)移。以丙烯酰胺為功能單體制備出光子晶體水凝膠，凝膠作為骨架材料在發(fā)生膨脹及收縮時會直接影響微球的晶格間距，從而改變結(jié)構(gòu)色，經(jīng)測試其對溫度以及PH具有響應(yīng)效果，并且衍射峰的變化較大，顏色變化肉眼可以識別。
　　采用水溶

4、液合成法制備CdTe量子點(diǎn)水溶液，量子點(diǎn)的粒徑大小隨著回流時間增加而變大，并且發(fā)射光譜紅移。調(diào)節(jié)到不同的濃度得到了最佳熒光效果濃度為1mmol/L。將量子點(diǎn)與光子晶體結(jié)合形成復(fù)合薄膜，比較熒光性能發(fā)現(xiàn)光子晶體的結(jié)構(gòu)可以提升量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度。
　　綜上所述，本文成功制備出了SiO2和聚苯乙烯蛋白石結(jié)構(gòu)光子晶體，優(yōu)化了反應(yīng)條件，進(jìn)行了性能研究；制備出甲基丙烯酸反蛋白結(jié)構(gòu)光子晶體，并對其進(jìn)行了刺激響應(yīng)測試；制備出了CdTe量子點(diǎn)并將其與