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  自然界中諸多物種經(jīng)歷了億萬年的進(jìn)化，衍生出豐富多樣的復(fù)雜光學(xué)結(jié)構(gòu)與先進(jìn)的光功能，以達(dá)到高效的光合成、光探測、通訊、偽裝等目的。例如：人們發(fā)現(xiàn)蝴蝶翅膀中一種有趣的“橋聯(lián)層狀結(jié)構(gòu)”或“層孔交替結(jié)構(gòu)”（見下圖），呈現(xiàn)藍(lán)色與珍珠白的多重光學(xué)特性，有助于其躲避天敵等。

  嵌段共聚物刷相分離是制備光學(xué)材料的有效方法，常用于獲得具有靚麗結(jié)構(gòu)色的一維光子晶體。此外，利用兩親性嵌段聚合物刷誘導(dǎo)的有序自發(fā)乳化機制（OSE）能方便的獲得三維光子晶體（Macromolecules 2021, 54, 3668; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 3647-3653），即具有明亮結(jié)構(gòu)色的多孔微球。然而上述材料一般只局限于單一的結(jié)構(gòu)與光學(xué)表現(xiàn)，利用高分子自組裝方法制備具有多重光功能的復(fù)雜材料仍是領(lǐng)域內(nèi)的巨大挑戰(zhàn)。

  近日，天津大學(xué)宋東坡課題組開發(fā)了一種嵌段共聚物限域共組裝策略，巧妙的將傳統(tǒng)的微相分離與有序自發(fā)乳化機制相結(jié)合，簡單高效的制備了具有復(fù)雜橋聯(lián)層狀結(jié)構(gòu)的Janus光子微球材料，獲得了豐富多樣的光學(xué)功能。研究人員將親油與兩親性的嵌段共聚物刷的甲苯溶液制成水包油液滴，隨著溶劑的揮發(fā)，體系內(nèi)相繼產(chǎn)生層堆積結(jié)構(gòu)與粒徑均勻的納米水滴，二者能很好的協(xié)同共組裝形成上述的層孔交替結(jié)構(gòu)，進(jìn)而產(chǎn)生光子帶隙與明亮的結(jié)構(gòu)色。

  通過簡單的改變兩種聚合物的配方比例，能精確的調(diào)節(jié)反色光的顏色，獲得了全可見光區(qū)間的光子顏料。此外，通過改變分子量或調(diào)節(jié)配方成功制備了具有兩種光學(xué)結(jié)構(gòu)和雙重光學(xué)特性的Janus微球材料，包括可反射兩種不同可見光的微球、可見光/紅外以及可見光/無反射等。

  該工作提出了一種新的共組裝策略，能制備復(fù)雜的光功能材料，在環(huán)境友好型光子顏料、光學(xué)傳感器、仿生光學(xué)器件等領(lǐng)域有潛在應(yīng)用價值。

  文章的第一作者是天津大學(xué)材料學(xué)院的碩士研究生郭麒麟。作者感謝國家自然科學(xué)基金（51873098）對本工作的資助。

  論文信息：Janus Photonic Microspheres with Bridged Lamellar Structures via Droplet-Confined Block Copolymer Co-Assembly

  Angewandte Chemie International Edition 

  DOI: 10.1002/anie.202113759

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202113759