膠體晶體自組裝及其結構性質研究.pdf

1、自組裝膠體晶體因其豐富的相行為,受到越來越多科研工作者的重視。在單分散的膠體系統(tǒng)中通過自組裝的方法已經得到了六角密堆和面心立方結構的膠體晶體。但是當單分散的膠體晶體中加入濃度和尺寸大小不同的聚合物的時候,情況就發(fā)生了變化。人們在膠體高分子混合體系中觀察到相變行為。這種膠體.高分子混合體系在界面上可組裝形成豐富的膠體結構。理論計算出有多種相結構出現(xiàn),包括六角密堆、體心四方、體心立方,及鏈狀、層狀結構等等。如果能在實驗上實現(xiàn)這些結構并對其加

2、以調控,那可調控膠體晶體將在光學,電學,生物傳感器等領域起到非常大的作用,同時也為軟物質多體混合體系的理論研究開拓廣闊的前景。
　　 本文的主要工作是從實驗角度實現(xiàn)一種制作膠體晶體各種結構的新方法,并通過控制相關參量實現(xiàn)膠體晶體結構轉變。實驗體系主要是由聚合物刷襯底,膠體顆粒,自由聚合物構成。通過調節(jié)膠體顆粒和自由聚合物的質量比,實現(xiàn)膠體晶體結構從無序,到鏈狀,到多晶,到四方六角混合,到四方,到六角四方混合,再到六角的結構轉變。

3、其中大面積的四方和六角結構非常值得關注,也具備潛在的應用前景。我們用光學反射譜對六角和四方結構膠體晶體的光學性質進行測量,對應兩種結構,得到了兩個反射峰位。通過R-Soft軟件計算光學反射譜,并與上述實驗比較,證明六角結構膠體晶體在三維上是面心立方晶體,四方結構膠體晶體在三維上是體心四方晶體。
　　 我們利用熵驅動有序理論對上述膠體結構形成及轉變行為進行解釋。結構的形成及轉變主要受到兩種作用的調制,一是聚合物刷的構象熵效應,一是