在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下, 化學研究所有機固體實驗室和新材料實驗室的科研人員致力于聚合物膠體光子晶體的制備、性質調控和應用研究，取得了系列進展，并應美國化學會期刊 Acc. Chem. Res. (2011, 44, 405-415) 和英國皇家化學會期刊J. Mater. Chem.(2011，21, 14113- 14126, Back Cover& hot paper)的邀請，在兩刊上發表了專題綜述。
聚合物光子晶體由于其特殊的周期結構和光調控性質在高性能光學器件方面具有重要的應用前景。該課題組針對目前光子晶體制備和應用中的一些關鍵問題：如制備方法復雜、結構性能可控性差、應用局限等，在高分子結構設計的基礎上，發展了通過對形成光子晶體基本組裝單元-單分散乳膠粒的表面化學組成及表面形貌的調控，制備系列浸潤性可調控的高強度光子晶體，并開展了廣泛應的用研究。通過設計具有硬核-軟殼結構的乳膠粒子，制備了具有蜂房結構的高強度聚合物光子晶體(Macromol. Chem. Phys. 2006, 207，596-604, Cover; J. Mater. Chem.2008, 18, 2262-2267);進一步通過在乳膠粒間引入交聯網絡結構提高了其應用強度和耐溶劑性 (Macromol. Rapid Commun. 2009, 7, 509-514, Back cover);并制備了高強度、耐高溫的SiC光子晶體(J. Phys. Chem. C.2010, 114, 22303-22308)。通過調控乳膠粒的表面化學成分，實現了通過組裝溫度(Macromol. Rapid. Commun.2006, 27, 188-192;Adv. Funct. Mater. 2007, 17,219-225, Inside cover)、pH值(Chem. Mater. 2006, 18, 4984-4986)、紫外光照 (Macromol. Rapid. Commun. 2010, 31, 2115-2120, Cover)、電化學 (Chem. Mater.2008, 20, 3554-3556) 等方法調控所制備光子晶體薄膜的性質。
進一步通過控制乳膠粒子的結構, 制備了各向異性的光子晶體(Macromol. Rapid. Comun. 2010, 31(16). 1422-1426, Back Cover;Macromolecule, 2011,44，2404-2409), 并發展了在水下對油具有可調控黏附力的光子晶體 (Adv. Funct. Mater. 2011, Doi. Adfm 201101598, Cover)。同時，該課題組通過聚合物結構設計和表面結構性質控制，利用噴涂(Macromol. Rapid Commun., 2009, 8, 598-603, Cover)、打印(J. Mater. Chem. 2009, 19, 5499-5502，Back cover)等方法簡便制備了大面積和圖案化的光子晶體，為光子晶體的應用打下良好基礎。
在此基礎上，他們進一步發展了所制備的聚合物光子晶體的一系列應用：如光子晶體在環境濕度監控(J. Mater. Chem. 2008, 18, 1116-1122, Cover) 、石油泄露檢測 (Adv. Funct. Mater. 2008, 20, 3258-3264;J. Mater. Chem. 2008, 18, 5098-5103) 以及化學振蕩體系的實時監控(Macromol. Rapid Commun. 2009, 20, 1719-1724, Cover)等方面的應用。他們利用光子晶體聚光器對特定波段太陽光的聚焦，實現了染料敏化電池的高效輸出(J. Mater. Chem. 2008, 18，2650-2652，Back cover);基于光子晶體特定頻率光子的調控作用，發展光子晶體在高效發光(J. Mater. Chem. 2007, 17, 90-94, Appl. Phys. Letter, 2007, 91, 203516)、高靈敏檢測(Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7258-7262; Biosensor &bioelectron. 2011, 26, 2165-2170; J. Mater. Chem. 2011, 21, 1730-1735)、高效光催化分解染料和制氫(Environ. Sci. Technol. , 2009, 43, 9425-9431;Energy. Environ. Sci. 2010，3, 1503-1506; Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 023110)，以及高性能光信息存儲(Adv. Mater. 2010, 22, 1237–1241)等方面的應用。
綜述論文系統總結了通過高分子結構設計和材料表面物理化學結構的控制，實現利用噴涂、打印方法制備結構性能可控的光子晶體，以及所制備的光子晶體在發光、傳感和高靈敏檢測等領域的應用。
圖1 聚合物光子晶體的結構設計、性質調控示意圖
圖2 所制備的超疏水/親油性的光子晶體，可通過顏色變化監控油品種類
圖3 通過噴墨打印制備圖案化光子晶體
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