光子晶體的自組裝制備及應用研究.pdf

1、本論文以光子晶體的自組裝制備及應用為研究內(nèi)容，開展了單分散SiO2蛋白石光子晶體的自組裝制備及其光學性質(zhì)研究，反蛋白石分子印跡光子晶體的制備及生物檢測應用，探討了同步聚合自組裝制備光子晶體的方法及圖案化應用。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.利用經(jīng)典的Stober法制備得到180~400nm粒徑范圍的單分散SiO2微球，對制備中影響微球粒徑的因素（溫度、TEOS的量、氨水的量、水的量、乙醇的量）進行了系統(tǒng)考察。通過垂直沉降自組裝方法制備

2、得到了不同粒徑SiO2微球蛋白石光子晶體，經(jīng)實驗測定的最大反射波長與布拉格衍射定律計算結果及FDTD模擬結果相符。
　　2.針對小分子塑化劑檢測，開發(fā)了分子印跡光子晶體傳感芯片。以鄰苯二甲酸二異壬酯為印跡分子，通過垂直沉降自組裝、填充聚合、去除模板及印跡分子三個步驟，制備得到了分子印跡光子晶體傳感薄膜，并成功應用于四種鄰苯二甲酸酯類化合物的檢測。結果表明，該傳感芯片對檢測物表現(xiàn)出顯著的光學響應特性，隨著濃度增大其最大衍射峰紅移，且

3、位移與對數(shù)濃度呈線性定量關系，芯片響應速度快（6min），穩(wěn)定性好，重復利用5次后仍然保持良好的光學響應特性。
　　3.為了解決生物大分子在分子印跡聚合物中傳質(zhì)限制嚴重，無法到達印跡空穴進行響應識別的問題，開發(fā)了針對大分子蛋白BSA的表面分子印跡光子晶體傳感芯片。經(jīng)SiO2微球表面蛋白修飾、垂直沉降組裝、填充聚合、去除模版四個步驟，制備得到表面分子印跡光子晶體傳感薄膜。結果表明，表面分子印跡光子晶體能夠?qū)δ繕说鞍走M行有效識別，隨著

4、BSA濃度增大其最大衍射峰紅移，且衍射峰位移變化與對數(shù)濃度呈線性關系。
　　4.為了快速制備光子晶體，開發(fā)其在防偽、編碼以及光子打印方面的潛在應用，利用同步聚合自組裝方法，經(jīng)歷晶種形成、晶種生長與結構固化三個步驟，制備了具有明亮結構色的SiO2光子晶體薄膜，考察了SiO2微球濃度和粒徑對其光學特性的影響。結果表明，隨SiO2微球濃度增加，衍射峰藍移；隨SiO2微球粒徑增大，衍射峰紅移，且該制備方法能夠快速制備半峰寬較窄、具有明亮結