四川大學(xué)宋飛教授團隊 Nano Lett.：結(jié)構(gòu)色光子晶體的響應(yīng)靈敏度定制規(guī)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(lǐng)域應(yīng)用的快速發(fā)展，對該類材料的響應(yīng)性能進行預(yù)判并建立相應(yīng)的定量規(guī)則變得尤為重要。四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院環(huán)保型高分子材料國家地方聯(lián)合工程實驗室宋飛教授團隊近年來圍繞纖維素結(jié)構(gòu)色材料開展研究，發(fā)現(xiàn)羥丙基纖維素(HPC)光子晶體具有快速、線性和穩(wěn)定的溫度響應(yīng)行為，并通過理論模擬和實驗結(jié)果揭示了HPC的熱誘導(dǎo)相分離促結(jié)構(gòu)色轉(zhuǎn)變機制(Chem. Eng. J. 2023, 453, 139835)；在此基礎(chǔ)上，該團隊通過改變HPC/丙二醇二元共組裝體系的組成調(diào)節(jié)了光子晶體的響應(yīng)溫度范圍和顏色轉(zhuǎn)變速率，開發(fā)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(yīng)靈敏度調(diào)控規(guī)律，該團隊通過改變共組裝相的結(jié)構(gòu)(甲醇、乙醇、正丙醇)和濃度獲得了HPC光子晶體的結(jié)構(gòu)色和溫度響應(yīng)靈敏度“數(shù)據(jù)庫”(圖1和圖2)，并借助溶度參數(shù)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(tài)結(jié)構(gòu)色變化響應(yīng)靈敏度與Ra的數(shù)學(xué)關(guān)系(圖3)。當(dāng)前結(jié)果顯示，該經(jīng)驗規(guī)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(fā)現(xiàn)為響應(yīng)性結(jié)構(gòu)色光子材料的響應(yīng)靈敏度定制提供了科學(xué)借鑒。
圖1. HPC/一元醇光子晶體的光學(xué)特性和微結(jié)構(gòu)
圖2. HPC/一元醇光子晶體的溫度響應(yīng)行為
圖3. HPC/一元醇光子晶體的溫度響應(yīng)機理及靈敏度-Ra數(shù)學(xué)關(guān)系
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c02671
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（責(zé)任編輯：xu）
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