液態(tài)光子晶體是被溶劑包裹的膠體晶有序陣列,也是與膠體飽和溶液共存的液態(tài)自組裝結(jié)構(gòu)。作為一種新型智能材料,液態(tài)光子晶體具有流變性、介穩(wěn)定性、可逆組裝與解組裝等特性。其晶體結(jié)構(gòu)受到微弱刺激時(shí)可產(chǎn)生靈敏的變化,所以光子晶體受到外界不同物理或化學(xué)條件的刺激時(shí)便會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的光學(xué)響應(yīng)。以上特性使液態(tài)光子晶體能夠應(yīng)用于傳感器,反射型顯示器件等各個(gè)領(lǐng)域,不斷受到研究學(xué)者的關(guān)注。傳統(tǒng)的光子晶體傳感器多采用固態(tài)或凝膠態(tài)的響應(yīng)材料,在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的局限性,同時(shí)也有一些關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題亟待解決,例如,如何進(jìn)一步提高傳感器檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性?如何在不同環(huán)境條件下獲得可重現(xiàn)的測(cè)量結(jié)果?為了解決以上問(wèn)題,本論文以熱揮發(fā)誘導(dǎo)析出法制備了液態(tài)光子晶體,并在此基礎(chǔ)上分別構(gòu)筑了基于液態(tài)光子晶體的Cu²⁺檢測(cè)試劑和溫度傳感器,探索并驗(yàn)證液態(tài)光子晶體在傳感器應(yīng)用領(lǐng)域的可行性和適用性。在液態(tài)光子晶體Cu²⁺檢測(cè)試劑的工作中,我們利用SiO₂膠粒在含有碳酸丙烯酯（PC）和水楊酸（Sal）的乙醇溶液中過(guò)飽和析出,制備出一種含有Sal的“SiO₂/... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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象鼻蟲(chóng)的光學(xué)顯微照片

2020屆華東師范大學(xué)碩士論文3圖1.2調(diào)節(jié)3D響應(yīng)型光子晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)的示意圖Figure1.2Schematicdiagramofadjustingtheparametersof3Dresponsephotoniccrystalstructure1.2基于固態(tài)、凝膠態(tài)光子晶體的傳感器近年來(lái)，物理或化學(xué)傳感器是響應(yīng)型光子晶體應(yīng)用較廣泛的領(lǐng)域，而此類(lèi)傳感器所使用的材料形態(tài)多為固態(tài)或凝膠態(tài)，其內(nèi)部系統(tǒng)中除了含有傳統(tǒng)光子晶體的周期性結(jié)構(gòu)，還含有能對(duì)外界某種刺激產(chǎn)生特定響應(yīng)的材料，響應(yīng)材料既可以直接作為組成光子晶體傳感器的結(jié)構(gòu)基元或被修飾到結(jié)構(gòu)基元上，也可以將響應(yīng)材料填入光子晶體的晶格間隙中形成一個(gè)復(fù)合材料。設(shè)計(jì)和制備光子晶體傳感器一般分為兩個(gè)的步驟，一是根據(jù)特定的需求選擇響應(yīng)材料并將其結(jié)合到光子晶體中，響應(yīng)材料可以從各種物質(zhì)中選擇，如聚合物、無(wú)機(jī)物以及化學(xué)分子等；二是優(yōu)化光子系統(tǒng)的性能，通常包括響應(yīng)速度、檢測(cè)范圍、選擇性等。通常光子晶體傳感器均具有響應(yīng)速率快、響應(yīng)變化可逆、衍射波長(zhǎng)或強(qiáng)度可調(diào)控范圍較大以及易集成化的優(yōu)點(diǎn)，因此光子晶體傳感器常常應(yīng)用于溫度傳感[11;12]、機(jī)械力傳感[13;14]、粘度傳感[15]、磁場(chǎng)傳感[16-18]、濕度傳感[19-22]、pH傳感[23;24]、化學(xué)[25-30]和生物物質(zhì)傳感[31-35]等各種物理和化學(xué)領(lǐng)域。這一章我們將以典型固態(tài)、凝膠態(tài)光子晶體傳感器為例介紹這類(lèi)新材料的設(shè)計(jì)理念、結(jié)構(gòu)特征、響應(yīng)原理及未來(lái)發(fā)展等。1.2.1光子晶體溫度傳感器通常光子晶體溫度傳感器的設(shè)計(jì)主要有兩種方法，其中研究最廣泛也是最先

凸怪?碩訡a2+具有響應(yīng)的固態(tài)膽甾液晶與聚丙烯酸交織的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)，由于聚合物網(wǎng)絡(luò)中的羧基基團(tuán)與二價(jià)金屬離子絡(luò)合成橋狀結(jié)構(gòu)從而收縮了光子晶體網(wǎng)絡(luò)中的螺旋節(jié)距，二價(jià)離子對(duì)羧酸鹽的高親和力阻止了聚合物網(wǎng)絡(luò)的膨脹，所以金屬離子的引入使得的反射波長(zhǎng)發(fā)生藍(lán)移（如圖1.4）。而且相對(duì)于其他人體中常見(jiàn)的金屬離子，Ca2+具有最強(qiáng)的螯合親和力，且人體體液中Ca2+的濃度范圍正好位于該傳感器的檢測(cè)范圍內(nèi)，所以這種光子晶體傳感器為人體血液及唾液中Ca2+的檢測(cè)提供了低成本、無(wú)需電池、易于使用的新方法。圖1.42×2陣列膜分別與(i)低鈣血癥-ii，(ii)低鈣血癥-i，(iii)正常和(iv)高鈣血癥的(a)血清和(b)唾液處理后的紫外可見(jiàn)光譜和相應(yīng)照片F(xiàn)igure1.4UV–visspectraandthecorrespondingphotographsof2×2arrayfilmstreatedwith(i)hypocalcemia-ii,(ii)hypocalcemia-i,(iii)normal,and(iv)hypercalcemia(a)serumand(b)saliva在已報(bào)道的眾多工作中，研究人員常常利用反向蛋白石的規(guī)則大孔結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)建對(duì)化學(xué)蒸氣產(chǎn)生響應(yīng)的光子晶體傳感器，當(dāng)化學(xué)蒸氣擴(kuò)散進(jìn)入反向三維大孔結(jié)構(gòu)中而趕走了其中原來(lái)含有的空氣，這將影響傳感器體系的綜合折射率從而改變反射波長(zhǎng)的位置，就可以通過(guò)反射峰位移量來(lái)判斷蒸氣的種類(lèi)甚至濃度大校多


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