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展，對該類材料的響應性能進行預判并建立相應的定量規則變得尤為重要。四川大學化學學院環保型高分子材料國家地方聯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，發現羥丙基纖維素(HPC)光子晶體具有快速、線性和穩定的溫度響應行為，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節了光子晶體的響應溫度范圍和顏色轉變速率，開發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控規律，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“數據庫”(圖1和圖2)，并借助溶度參數理論在三維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)，由此確立了動態結構色變化響應靈敏度與Ra的數學關系(圖3)。當前結果顯示，該經驗規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。該發現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數學關系
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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