实时响应型光子晶体微球阵列的制备与外场调控

发布时间：2023-06-03 12:04

　　光子晶体是一种由两种以上介电常数不同的物质在空间上周期性排列的微纳结构,能强烈反射特定波长的光,具有鲜艳的结构色。刺激响应型光子晶体能够在外场激励如温度、电场、磁场、pH、溶剂和药物等作用下改变光子晶体晶格间距进而改变结构色。近年来对外界环境具有响应特征的光子晶体被广泛研究,使其在光子芯片、色度传感器、显示材料、仿生器件、生物医疗等领域有广泛的应用。具有蛋白石结构和反蛋白石结构的光子晶体可通过对刺激响应材料结构的变化设计出多重响应的光学器件,实现对外界刺激源的探测,在诸多领域开始引起关注。目前,研究较多围绕在平面型的光子晶体及其响应行为的调控,针对三维立体及柔性光子晶体的实时响应行为研究较少。因此,本文从光子晶体的结构设计出发,通过多种刺激响应材料复合成蛋白石和反蛋白石结构光子晶体体系,并对其调控机制和实时响应行为进行了探究。主要内容包括:1.构建了特异响应型反蛋白石结构光子晶体水凝胶微球,通过改良的STOBER法水解制备粒径高度均一的SiO2纳米粒子,搭建微流道平台组装蛋白石结构SiO2光子晶体微球模板。通过分子印迹水凝胶和蛋白石光子晶体微球模板结合,利用低温紫外聚合的方式尽可能完整...

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 光子晶体概述
        1.2.1 光子晶体的基本概念
        1.2.2 光子晶体的分类
        1.2.3 光子晶体的制备方法
    1.3 响应型光子晶体的研究与发展
        1.3.1 温度响应特性的光子晶体
        1.3.2 溶剂响应特性的光子晶体
        1.3.3 力致响应特性的光子晶体
        1.3.4 药物响应特性的光子晶体
        1.3.5 其他响应特性及新型光子晶体
    1.4 非平面型光子晶体的研究与发展
        1.4.1 蛋白石结构刺激响应型光子晶体微球
        1.4.2 反蛋白石结构刺激响应型光子晶体微球
    1.5 本论文研究目的及意义
    1.6 本论文研究内容及创新点
第二章 特异响应型反蛋白石结构光子晶体水凝胶微球的构建及其调控
    2.1 引言
    2.2 反蛋白石结构光子晶体分子印迹水凝胶微球的构建
        2.2.1 实验部分
            2.2.1.1 实验药品及主要仪器
            2.2.1.2 反蛋白石结构光子晶体分子印迹水凝胶微球的制备及表征
        2.2.2 结果与讨论
            2.2.2.1 蛋白石结构光子晶体微球特性的研究
            2.2.2.2 反蛋白石结构光子晶体分子印迹水凝胶微球及响应特性的研究
    2.3 特异响应型反蛋白石结构光子晶体水凝胶微球色度检测及其调控机制
        2.3.1 实验部分
            2.3.1.1 实验药品及主要仪器
            2.3.1.2 特异响应型反蛋白石结构光子晶体水凝胶微球色度检测系统的设计及构建
        2.3.2 结果与讨论
            2.3.2.1 特异响应型反蛋白石结构光子晶体水凝胶微球尺寸效应的研究
            2.3.2.2 特异响应型反蛋白石结构光子晶体水凝胶微球阵列用于甲基膦酸的快速检测
    2.4 小结
第三章 多色Janus结构实时磁响应型蛋白石光子晶体微球阵列的构建及其磁响应调控
    3.1 引言
    3.2 Janus结构磁响应光子晶体微球的构建
        3.2.1 实验部分
            3.2.1.1 实验药品及主要仪器
            3.2.1.2 单分散p(St-MMA-AA)乳胶粒子的制备及表征
            3.2.1.3 Janus蛋白石结构光子晶体微球的制备及表征
        3.2.2 结果与讨论
            3.2.2.1 单分散p(St-MMA-AA)乳胶粒子结构特性的研究
            3.2.2.2 Janus蛋白石结构光子晶体微球光学特性的研究
            3.2.2.3 Janus蛋白石结构光子晶体微球尺寸特性的研究
            3.2.2.4 Janus蛋白石结构光子晶体微球磁响应特性的研究
    3.3 多色Janus结构磁响应型蛋白石光子晶体微球阵列用于实时磁响应显示材料的研究
        3.3.1 实验部分
            3.3.1.1 实验药品及主要仪器
            3.3.1.2 单色Janus磁响应型蛋白石结构光子晶体微球阵列的设计及构建
            3.3.1.3 多色Janus结构磁响应型蛋白石光子晶体微球阵列图案的设计及构建
        3.3.2 结果与讨论
            3.3.2.1 单色Janus结构磁响应型蛋白石光子晶体微球阵列调控机制的研究
            3.3.2.2 多色Janus结构磁响应型蛋白石光子晶体微球阵列图案调控机制的研究
    3.4 小结
第四章 近红外光响应实时显示型光子晶体薄膜的构建及其可调制光响应机理研究
    4.1 引言
    4.2 温敏型蛋白石结构光子晶体薄膜的快速制备和构建
        4.2.1 实验部分
            4.2.1.1 实验药品及主要仪器
            4.2.1.2 温敏型蛋白石结构光子晶体薄膜的制备
            4.2.1.3 温敏型蛋白石结构光子晶体薄膜的表征
        4.2.2 结果与讨论
            4.2.2.1 温敏型光子晶体薄膜结构特征研究
            4.2.2.2 温敏型蛋白石结构光子晶体薄膜特性研究
            4.2.2.3 温敏型蛋白石结构光子晶体薄膜光学性能研究
    4.3 近红外光实时响应型光子晶体薄膜的构建及其特性的研究
        4.3.1 实验部分
            4.3.1.1 实验药品及主要仪器
            4.3.1.2 近红外光实时响应型光子晶体防伪标签的制备及表征
            4.3.1.3 近红外光实时响应型多色光子晶体柔性薄膜的制备
        4.3.2 结果与讨论
            4.3.2.1 近红外光实时响应型光子晶体薄膜的界面及力学性能研究
            4.3.2.2 近红外光实时响应型光子晶体用于柔性防伪标签的研究
            4.3.2.3 近红外光非接触式多色光子晶体柔性薄膜的实时显示特性研究
    4.4 小结
结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
博士研究生学位论文答辩委员会决议书



本文编号：3829304