本文關(guān)鍵詞：基于化學(xué)反應(yīng)的多功能光子晶體體系的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光子晶體是一類具有周期性介電常數(shù)結(jié)構(gòu)的材料。獨(dú)特的周期性結(jié)構(gòu)使得光子晶體能夠?qū)獾膫鞑ミM(jìn)行調(diào)制。獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)賦予了光子晶體信號自表達(dá)的特性。這種性質(zhì)使光子晶體在光學(xué)調(diào)控、化學(xué)傳感、生物工程等方面具有廣泛的應(yīng)用。光子晶體獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與光學(xué)特性使其成為一個優(yōu)秀的平臺,可以與多種功能材料相結(jié)合。將光子晶體與化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合是近年來光子晶體研究的前沿?zé)狳c(diǎn)�；瘜W(xué)反應(yīng)的多樣性不僅拓寬光子晶體的傳感應(yīng)用領(lǐng)域,更賦予了光子晶體極大的拓展性�；瘜W(xué)反應(yīng)與光子晶體的光學(xué)特性、孔道特性以及信號自表達(dá)特性的有機(jī)結(jié)合,能夠開發(fā)新穎的多功能材料。本文探究了幾種光子晶體結(jié)合與不同的化學(xué)反應(yīng)結(jié)合所形成的新型多功能材料。首先,基于馬來酰亞胺-巰基的特異性反應(yīng)與光子晶體的信號自表達(dá)特性,發(fā)展了一種高靈敏的乙酰膽堿酯酶活性傳感平臺。該平臺具有較低的乙酰膽堿酯酶檢出極限;同時,受惠于光子晶體便利的操作與裸眼觀察的特性,這種光子晶體平臺能夠適用于多場合的實(shí)際應(yīng)用。此外,基于光敏高分子的選擇性脫保護(hù)及化學(xué)修飾,發(fā)展了一種平面型反蛋白石光子晶體的圖案化方法。由于化學(xué)反應(yīng)的選擇性,這種光子晶體的圖案化修飾方法無須復(fù)雜的物理操作,能夠保持反蛋白石結(jié)構(gòu)的完整性。更為重要的是此方法形成了二維尺度上的化學(xué)復(fù)雜度,結(jié)合光子晶體性質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)諸如二維親疏水梯度結(jié)構(gòu)、動態(tài)可調(diào)節(jié)的圖案等復(fù)雜應(yīng)用。最后,我們將二維尺度上的化學(xué)復(fù)雜度拓展到三維空間中,利用光子晶體微球的擴(kuò)散刻蝕特性,發(fā)展了一種基于刻蝕-反應(yīng)的光子晶體微球多功能結(jié)構(gòu)的制備方法。該方法具有很高的結(jié)構(gòu)可調(diào)性與多樣性。而三維尺度上的各向異性化學(xué)組成與光子晶體性質(zhì)結(jié)合能產(chǎn)生復(fù)雜的功能體系,包括三維尺度的親疏水梯度結(jié)構(gòu)、正交化學(xué)反應(yīng)平臺以及具有雙重信號表達(dá)的級聯(lián)反應(yīng)體系等,大大豐富了光子晶體材料的應(yīng)用領(lǐng)域。本文圍繞化學(xué)反應(yīng)與光子晶體的協(xié)同效應(yīng),從各向同性材料發(fā)展到二維乃至三維尺度上的各向異性光子晶體材料,證實(shí)了化學(xué)反應(yīng)與光子晶體的有機(jī)結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)非常豐富的功能。基于化學(xué)反應(yīng)與光子晶體兩者兼有的多樣性與拓展性,可在本文的研究基礎(chǔ)上發(fā)展更多復(fù)雜功能體系,具有非常廣闊的研究及應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：光子晶體 化學(xué)反應(yīng) 多功能材料 各向異性
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O734
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 引言9-25
• 1.1 光子晶體簡介9-15
• 1.1.1 三維光子晶體及其性質(zhì)9-11
• 1.1.2 三維光子晶體的制備方法11-15
• 1.2 光子晶體在傳感方面的應(yīng)用15-18
• 1.2.1 基于響應(yīng)性高分子的三維光子晶體材料15-16
• 1.2.2 基于分子印跡的三維光子晶體材料16
• 1.2.3 基于化學(xué)反應(yīng)的三維光子晶體材料16-18
• 1.3 多層次光子晶體的制備與研究18-23
• 1.3.1 基于基質(zhì)膨脹的光子晶體層次化技術(shù)19-20
• 1.3.2 基于刻蝕的光子晶體層次化技術(shù)20-21
• 1.3.3 基于噴墨打印的光子晶體層次化技術(shù)21
• 1.3.4 基于電磁場的光子晶體層次化技術(shù)21
• 1.3.5 反蛋白石結(jié)構(gòu)上層次化技術(shù)21-23
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容與貢獻(xiàn)23-25
• 1.4.1 本文研究的目標(biāo)與意義23
• 1.4.2 本論文的結(jié)構(gòu)23-25
• 第2章 SiO_2膠體晶體模板制備25-38
• 2.1 引言25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分26-37
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器26
• 2.2.2 St?ber法生長SiO_2膠體顆粒的探究26-29
• 2.2.3 溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝制備SiO_2光子晶體模板29-30
• 2.2.4 逐層堆積（LbL）法制備SiO_2光子晶體模板30-34
• 2.2.5 微流控液滴法制備SiO_2光子晶體模板34-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第3章 基于馬來酰亞胺的光子晶體乙酰膽堿酯酶活性檢測的研究38-52
• 3.1 引言38-40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分40-43
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器40
• 3.2.2 含馬來酰亞胺的丙烯酸酯功能單體合成40-42
• 3.2.3 含馬來酰亞胺反蛋白石光子晶體功能材料的制備42
• 3.2.4 含馬來酰亞胺光子晶體對AChE的響應(yīng)檢測42-43
• 3.3 結(jié)果與討論43-51
• 3.3.1 含馬來酰亞胺聚合物反蛋白石光子晶體的表征43-45
• 3.3.2 光子晶體平臺對AChE的檢測性能45-48
• 3.3.3 光子晶體平臺對AChE酶動力學(xué)特性的檢測48-50
• 3.3.4 光子晶體平臺對AChE抑制劑的篩選應(yīng)用50-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第4章 基于光敏高分子的三維光子晶體圖案化的研究52-65
• 4.1 引言52-54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分54-59
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器54
• 4.2.2 相關(guān)化合物的合成54-57
• 4.2.3 基于光敏高分子的反蛋白石光子晶體功能材料的制備57-58
• 4.2.4 光敏高分子材料的表征58-59
• 4.3 結(jié)果與討論59-64
• 4.3.1 基于NVOC光敏高分子的光子晶體表征59-61
• 4.3.2 三維光子晶體的親疏水梯度圖案制備61
• 4.3.3 三維光子晶體的動態(tài)圖案制備61-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第5章 基于刻蝕 -反應(yīng)的光子晶體微球功能體系的研究65-86
• 5.1 引言65-67
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分67-74
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器67
• 5.2.2 相關(guān)化合物的合成67-72
• 5.2.3 利用刻蝕 -反應(yīng)法制備具有空間化學(xué)復(fù)雜度的光子晶體微球方法72
• 5.2.4 光子晶體微球內(nèi)三維親疏水梯度結(jié)構(gòu)的制備72-73
• 5.2.5 具有正交化學(xué)活性的光子晶體微球的制備73
• 5.2.6 光子晶體微球級聯(lián)反應(yīng)體系的制備73-74
• 5.3 結(jié)果與討論74-84
• 5.3.1 刻蝕 -反應(yīng)法制備多層結(jié)構(gòu)光子晶體微球的表征74-78
• 5.3.2 具有三維親疏水梯度的光子晶體微球材料及其表征78-80
• 5.3.3 具有正交化學(xué)活性的光子晶體微球材料及其表征80-82
• 5.3.4 級聯(lián)反應(yīng)的光子晶體微球材料及其表征82-84
• 5.4 本章小結(jié)84-86
• 第6章 總結(jié)與展望86-88
• 6.1 本文總結(jié)86-87
• 6.2 展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-98
• 致謝98-100
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果100-101

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 方舟 ,嚴(yán)寒 ,小平;光子晶體[J];光機(jī)電信息;2002年12期

2 易小菊;控制光子的“半導(dǎo)體”——光子晶體[J];湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年S1期

3 ;科學(xué)家獲得光子晶體納米結(jié)構(gòu)[J];光學(xué)儀器;2003年02期

4 李蔚;光電子技術(shù)的又一重大發(fā)展——光子晶體及其應(yīng)用[J];世界產(chǎn)品與技術(shù);2003年06期

5 胡興軍;楊燕;;光子晶體的技術(shù)和新產(chǎn)品開發(fā)情況[J];集成電路應(yīng)用;2004年10期

6 蔣銳 ,曹三松;光子晶體可能成為磁激發(fā)器[J];激光技術(shù);2004年03期

7 開桂云,董孝義,秦玉文,何杰,巴恩旭,汪美林;《全國光子晶體及其應(yīng)用學(xué)術(shù)交流與發(fā)展戰(zhàn)略研討會》紀(jì)要[J];光電子·激光;2005年08期

8 孫濤濤;金碧輝;;光子晶體 數(shù)據(jù)聚焦分析[J];科學(xué)觀察;2006年05期

9 張勐;;面向未來超級計算機(jī)的光子晶體管[J];世界科技研究與發(fā)展;2007年04期

10 胡萍;何劍;;探究光子晶體的缺陷美[J];農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技;2008年10期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 顧忠澤;趙祥偉;朱蓉;;基于光子晶體的生物分子編碼[A];中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

2 婁建勇;徐鐵軍;徐寶連;邰偉瑩;;異質(zhì)缺陷光子晶體的高性能光捕獲研究[A];2011西部光子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

3 李志遠(yuǎn);劉榮鵑;傅晉欣;;磁光光子晶體的理論和實(shí)驗(yàn)研究[A];第八屆全國光學(xué)前沿問題討論會論文集[C];2009年

4 王京霞;崔麗影;田恩濤;江雷;宋延林;;大面積、高強(qiáng)度聚合物光子晶體的制備[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第04分會場摘要集[C];2010年

5 葛建平;;膠體光子晶體的磁組裝及顯示性能研究[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第04分會場摘要集[C];2010年

6 馬龍;;光電子學(xué)新技術(shù)-光子晶體[A];江蘇省通信學(xué)會2004年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

7 汪河洲;;光子晶體研究[A];全國第十二次光纖通信暨第十三屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

8 胡小永;江萍;楊宏;龔旗煌;;飛秒超快速可調(diào)諧有機(jī)光子晶體微腔[A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

9 顧忠澤;劉兆彬;趙祥偉;;可用于生物分子編碼的自組裝光子晶體[A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

10 王志兵;葉永紅;;光子晶體中光學(xué)微腔的發(fā)光調(diào)制[A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 賈正根;光子晶體學(xué)俏然崛起[N];中國電子報;2001年

2 清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系 周濟(jì);光子晶體：光信息時代的“半導(dǎo)體”[N];中國電子報;2005年

3 張孟軍;攀登光子晶體高峰的人[N];科技日報;2004年

4 劉霞;美制成兼具電學(xué)光學(xué)性質(zhì)的光子晶體[N];科技日報;2011年

5 叢林;聚合物光子晶體研究取得進(jìn)展[N];中國化工報;2011年

6 華凌;耐上千攝氏度高溫的光子晶體問世[N];科技日報;2012年

7 楊健;中科院取得光子晶體理論創(chuàng)新[N];人民日報;2003年

8 ;我國光子晶體中原子自發(fā)輻射特性研究獲突破[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2006年

9 新華;可變色塑料薄膜開發(fā)成功[N];福建科技報;2007年

10 ;穿上變色塑料薄膜“新衣”,食品變質(zhì)一看就知[N];新華每日電訊;2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱志宏;光子晶體應(yīng)用理論研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

2 王昕;平面光子晶體研究[D];復(fù)旦大學(xué);2007年

3 王曉玲;光子晶體在生化傳感中的應(yīng)用研究[D];北京郵電大學(xué);2009年

4 李巖;光子晶體及其應(yīng)用的數(shù)值模擬研究[D];中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2004年

5 李文超;折射率可調(diào)的光子晶體及實(shí)驗(yàn)的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

6 冷晗陽;利用二維及三維非線性光子晶體調(diào)控倍頻光波和糾纏光子的實(shí)驗(yàn)研究[D];南京大學(xué);2014年

7 葛瀟塵;基于光子晶體和人造表面等離子體的諧振腔器件研究[D];浙江大學(xué);2015年

8 邢慧慧;可調(diào)帶隙光子晶體/液晶光功能材料的制備及調(diào)控機(jī)理研究[D];北京化工大學(xué);2015年

9 劉洋;色散材料光子晶體和準(zhǔn)晶體電磁特性研究[D];華中科技大學(xué);2015年

10 張颯颯;聚合物光子晶體的制備及其光學(xué)特性研究[D];山東大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李天龍;光子晶體熱控涂層的力學(xué)行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

2 范卉青;多孔硅表面缺陷腔光子晶體的傳感特性研究[D];燕山大學(xué);2015年

3 謝望;鐵酸鉍反蛋白石光子晶體的制備和光催化性能的研究[D];遼寧大學(xué);2015年

4 田天;基于化學(xué)反應(yīng)的多功能光子晶體體系的研究[D];清華大學(xué);2015年

5 杜娟;光子晶體及其應(yīng)用的研究[D];西安電子科技大學(xué);2008年

6 張琳;光子晶體構(gòu)筑基元的制備和表面修飾[D];青島大學(xué);2009年

7 張世昌;正方柱光子晶體中電磁波的異常傳輸現(xiàn)象研究[D];湖南大學(xué);2009年

8 李集思;一維金屬介質(zhì)光子晶體的光學(xué)特性和應(yīng)用研究[D];吉林大學(xué);2010年

9 方博;光子晶體中光脈沖的動態(tài)調(diào)控和色散關(guān)系研究[D];上海交通大學(xué);2010年

10 雍振;光子晶體傳輸特性數(shù)值模擬的時域有限差分方法研究[D];西安石油大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：基于化學(xué)反應(yīng)的多功能光子晶體體系的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：396581