含磺酸基凝膠光子晶體在分析中的應(yīng)用.pdf

1、光子晶體是由兩種以上具有不同介電常數(shù)的材料在空間按照一定的周期順序排列所形成的有序結(jié)構(gòu)材料。近年來,利用膠體晶體自組裝性質(zhì)與水凝膠的傳統(tǒng)應(yīng)用相結(jié)合制成的凝膠光子晶體在藥物釋放、金屬探針、生物傳感器等新應(yīng)用方面的研究蓬勃發(fā)展,在新材料開發(fā)及臨床應(yīng)用等方面取得巨大進展。
　　 本論文先采用垂直沉積自組裝得到膠體晶體模板,然后采用毛細(xì)力滲透法填充模板,制備了兩種含有2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)的凝膠光子晶體,并進一步研究

2、了此蛋白石結(jié)構(gòu)的凝膠光子晶體的結(jié)構(gòu)顏色及布拉格衍射峰對外界環(huán)境的響應(yīng)性。主要研究內(nèi)容包括以下三個部分:
　　 第一部分,系統(tǒng)地總結(jié)和考察了二氧化硅和聚苯乙烯微球的合成方法、路線、和反應(yīng)條件,確立了適用于本實驗室的單分散二氧化硅和聚苯乙烯微球的制備方法,得到了高圓度、窄粒徑分布的單分散二氧化硅和聚苯乙烯微球,能夠滿足組裝可見光波段膠體晶體的要求。然后采用垂直沉積法,自組裝成具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)的膠體晶體。利用場發(fā)射掃描電鏡觀察了膠

3、體晶體的結(jié)構(gòu)特點和缺陷情況,借助光纖光譜儀探究了面心立方膠體晶體的不完全光子帶隙效應(yīng)。通過反射光譜圖和掃描電鏡照片判斷、確定和優(yōu)化了乳液聚合法制備二氧化硅和聚苯乙烯微球的工藝參數(shù)。
　　 第二部分,采用毛細(xì)力滲透法,在聚苯乙烯微球的膠體晶體模板表面填充含有AMPS和丙烯酰胺單體的前驅(qū)液,以雙丙烯酰胺作為交聯(lián)劑,熱引發(fā)聚合,制得帶有磺酸功能基團的AMPS／AMD凝膠光子晶體。該光子晶體的光子帶隙波長位于可見光區(qū),能觀察到鮮艷的結(jié)構(gòu)

4、顏色。SEM掃描電鏡結(jié)構(gòu)表征表明該凝膠光子晶體保持了膠體晶體模板的長程有序周期性面心立方結(jié)構(gòu)。因為磺酸基與水存在親和作用,AMPS／AMD凝膠光子晶體隨水含量改變能發(fā)生可逆的溶脹或收縮,從而引起凝膠光子晶體膠粒之間的距離發(fā)生變化,導(dǎo)致光子晶體的光子帶隙發(fā)生位移,光子晶體的結(jié)構(gòu)顏色也隨之發(fā)生變化。光纖光譜儀監(jiān)測的布拉格衍射峰光譜表明,光子帶隙最大可紅移約200 nm,且?guī)兑苿哟笮∨c水含量具有相關(guān)性。該類光子晶體可用于無水乙醇中水含量的分