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四川大學宋飛教授團隊 Nano Lett.：結構色光子晶體的響應靈敏度定制規(guī)則
2023-09-25  來源：高分子科技
  隨著光子晶體在裝飾、傳感、信息加密等領域應用的快速發(fā)展，對該類材料的響應性能進行預判并建立相應的定量規(guī)則變得尤為重要。四川大學化學學院環(huán)保型高分子材料國家地方聯(lián)合工程實驗室宋飛教授團隊近年來圍繞纖維素結構色材料開展研究，發(fā)現(xiàn)羥丙基纖維素(HPC)光子晶體具有快速、線性和穩(wěn)定的溫度響應行為，并通過理論模擬和實驗結果揭示了HPC的熱誘導相分離促結構色轉(zhuǎn)變機制(Chem. Eng. J. 2023, 453, 139835)；在此基礎上，該團隊通過改變HPC/丙二醇二元共組裝體系的組成調(diào)節(jié)了光子晶體的響應溫度范圍和顏色轉(zhuǎn)變速率，開發(fā)了一種可用于多維信息加密的高安全性光子墨水(Adv. Sci. 2023, 10, 2206290)。為了進一步闡明該體系的溫度響應靈敏度調(diào)控規(guī)律，該團隊通過改變共組裝相的結構(甲醇、乙醇、正丙醇)和濃度獲得了HPC光子晶體的結構色和溫度響應靈敏度“數(shù)據(jù)庫”(圖1和圖2)，并借助溶度參數(shù)理論在三維Hansen空間中建立了可表達HPC與共組裝相相互作用力強弱的位置距離(Ra)，由此確立了動態(tài)結構色變化響應靈敏度與Ra的數(shù)學關系(圖3)。當前結果顯示，該經(jīng)驗規(guī)則還適用于以乙二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、丙酮和乙酸作為共組裝相的HPC光子晶體體系。該發(fā)現(xiàn)為響應性結構色光子材料的響應靈敏度定制提供了科學借鑒。 


圖1. HPC/一元醇光子晶體的光學特性和微結構 


圖2. HPC/一元醇光子晶體的溫度響應行為 


圖3. HPC/一元醇光子晶體的溫度響應機理及靈敏度-Ra數(shù)學關系


  該工作以“A Rule for Response Sensitivity of Structural-Color Photonic Colloids”為題發(fā)表在《Nano Letters》上(Nano Lett. 2023, 10.1021/acs.nanolett.3c02671)。論文第一作者為四川大學博士生譚強武，通訊作者為宋飛教授。該工作得到國家自然科學基金聯(lián)合基金重點項目(U21A2096)和高分子材料工程國家重點實驗室項目等的經(jīng)費支持。


  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c02671

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（責任編輯：xu）
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