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廣工楊東朋/羅莉/黃少銘教授《Adv. Sci. 》:光子晶體及超結(jié)構(gòu)
2023-07-09  來源:高分子科技

  結(jié)構(gòu)色廣泛存在于蛋白石,蝴蝶翅膀,鳥類羽毛,變色龍中,其源于具有介電對(duì)比度的周期性結(jié)構(gòu)對(duì)可見光的選擇性反射。例如,變色龍皮膚表面周期性非密堆積的鳥嘌呤納米晶結(jié)構(gòu)使皮膚呈現(xiàn)虹彩結(jié)構(gòu)色。研究發(fā)現(xiàn),變色龍皮膚中鳥嘌呤納米晶的非密堆積結(jié)構(gòu)大的折射率(Δn)對(duì)調(diào)節(jié)皮膚顏色飽和度結(jié)構(gòu)色具有關(guān)鍵作用。然而,目前大部分已報(bào)道的光子晶體(PC)由于其密堆積結(jié)構(gòu)和較小的Δn,導(dǎo)致材料性能存在結(jié)構(gòu)色可調(diào)性差、反射率結(jié)構(gòu)色弱等問題。因此,制備高反射率、非密堆積結(jié)構(gòu)、明亮且結(jié)構(gòu)色可調(diào)的PC仍 是一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)。


1 PC結(jié)構(gòu)的制備示意圖及加密-解密機(jī)理


  廣東工業(yè)大學(xué)楊東朋/羅莉/黃少銘教授,受變色龍皮膚啟發(fā),從構(gòu)建非密堆積有序結(jié)構(gòu)入手,通過調(diào)控高折射率ZnS@SiO2膠體自組裝,制備了具有高反射率結(jié)構(gòu)色可調(diào)高色彩飽和度非密堆積結(jié)構(gòu)的ZnS@SiO2 PC此外,通過SiO2ZnS@SiO2共組裝并選擇性地蝕刻ZnS@SiO2顆粒的ZnS內(nèi)核和SiO2殼層,發(fā)展了全新的PC超結(jié)構(gòu)經(jīng)過HF蝕刻處理的ZnS-SiO2超結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出獨(dú)特的水響應(yīng)特性,將這些具有不同光學(xué)性能的ZnS-SiO2超結(jié)構(gòu)結(jié)合,提出了一種新型的信息加密策略。此外, ZnS- SiO2 PC 還可用于熒光增強(qiáng)。當(dāng)PC反射波長和熒光團(tuán)的熒光波長匹配時(shí),熒光發(fā)生顯著增強(qiáng)(10,約為二氧化硅PC6倍。 


2 PC超結(jié)構(gòu) 


3結(jié)構(gòu)色調(diào)節(jié) 


4信息加密和熒光增強(qiáng)


  這項(xiàng)工作不僅提供了直接制備具有非密堆積結(jié)構(gòu)和明亮結(jié)構(gòu)色PC的方法,而且發(fā)展了衍生的PC超結(jié)構(gòu),為制備先進(jìn)光功能材料開辟了新途徑,同時(shí)將促進(jìn)結(jié)構(gòu)色在顯示、防偽和光學(xué)器件中的相關(guān)應(yīng)用。該工作以“Bio-inspired Highly Structural Colors and Derived Photonic Superstructures for Information Encryption and Fluorescence Enhancement”為題發(fā)表于Advanced Science,廣東工業(yè)大學(xué)碩士生劉肖茹為文章的第一作者,楊東朋/羅莉/黃少銘教授為本論文的通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金和廣東省自然科學(xué)基金的支持。


  論文鏈接: https://doi.org/10.1002/advs.202302240 


作者簡介


楊東朋,博士。研究方向:膠體光子晶體可控組裝及應(yīng)用。以第一/通訊作者在J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct. Mater., Adv. Sci., Mater. Horiz., CEJ, Adv. Optical Mater., ACS Appl. Mater. Interface, J. Mater. Chem. C., Chem. Commun., Nanoscale, Langmuir, J Phys. Chem. C等國際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI論文近40篇,獲得授權(quán)國家發(fā)明專利1項(xiàng)。成果多次被Nature, ACS, APS作為研究亮點(diǎn),并被JMCC, PCCP, AMI, ACS Omega等期刊選為封面。



羅莉 教授,廣東工業(yè)大學(xué)物理與光電工程學(xué)院碩士生導(dǎo)師。1993年獲得武漢大學(xué)碩士學(xué)位,2001年獲得中山大學(xué)博士學(xué)位,香港大學(xué)博士后,美國休斯頓大學(xué)訪問學(xué)者。1991-2003年先后在香港大學(xué)、香港浸會(huì)大學(xué)、香港城市大學(xué)、美國University of Houston從事研究。1993-至今,任職于廣東工業(yè)大學(xué)物理與光電工程學(xué)院。近年來一直從事離子摻雜半導(dǎo)體功能材料的制備和光物理機(jī)理研究,在Adv.Mat., Adv.Sci., Appl.Phys.Lett, J.Appl.Phys,Chem.Phys.Lett.等期刊發(fā)表SCI論文50余篇。是廣東省高等學(xué)校“千百十工程”校級(jí)培養(yǎng)對(duì)象,是國家基金、省基金評(píng)審人;主持廣東省自然科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金。



黃少銘 教授,博導(dǎo),國家杰出青年基金獲得者。1991年獲南開大學(xué)博士學(xué)位。1991-1993 南京大學(xué)博士后,出站后留任南京大學(xué)副教授。1996-2005先后在英國Sussex大學(xué)、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究院(CSIRO) 和美國Duke大學(xué)從事研究。2005年3月回國任南京大學(xué)教授、博導(dǎo)。2005.9-2018.12任職溫州大學(xué),2019.02月起任職廣東工業(yè)大學(xué)。擔(dān)任廣州市低維材料與儲(chǔ)能器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任,校學(xué)術(shù)與學(xué)位委員會(huì)委員及分委員會(huì)主任。長期致力于低維材料及器件應(yīng)用研究。在納米結(jié)構(gòu)碳材料及儲(chǔ)能器件應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面取得了一系列具有國際影響的成果。1999年以來已在國際學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表380篇余論文, 包括Nat. Mater., Nat. Commun., JACS., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Phys. Rev. Lett.等,被引用近2萬次, H指數(shù)70,入選科睿唯安全球高被引科學(xué)家。申請(qǐng)專利90多項(xiàng)。先后完成和承擔(dān)包括科技部973和863項(xiàng)目、國家杰出青年基金、國家自然科學(xué)基金委國際合作研究重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目及省部級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目等十多項(xiàng),獲省部級(jí)獎(jiǎng)3項(xiàng)。是國家基金委、自然科學(xué)獎(jiǎng)、科技部、教育部等會(huì)評(píng)專家。

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