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  電響應(yīng)光子晶體（ERPCs）能夠根據(jù)電場調(diào)整其結(jié)構(gòu)顏色，是有前途的下一代智能光學(xué)材料。然而，傳統(tǒng)的ERPCs的色彩飽和度和穩(wěn)定性較差，極大地限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。為了解決上述問題，廣東工業(yè)大學(xué)楊東朋副教授與國科大杭州高等研究院黃少銘教授報(bào)道了一種新型ZnS-silica/DEG ERPC光子晶體，將具有高折射率的ZnS-silica核殼粒子直接非緊密組裝到具有低介電常數(shù)的二乙二醇(DEG)。與傳統(tǒng)的ERPCs相比，制備的 ERPCs 具有：1)明亮的結(jié)構(gòu)顏色和寬光子帶隙；2)在電壓下良好的穩(wěn)定性，至少提高了兩個(gè)數(shù)量級。這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)和制造先進(jìn)的ERPCs提供了新的見解，并將促進(jìn)其在低功耗顯示、防偽和光學(xué)器件中的實(shí)際應(yīng)用。

  該ERPCs的上述性能可歸因于大折射率對比度、溶劑化排斥力和低介電常數(shù)。ZnS-silica顆粒和DEG之間的大折射率對比度賦予了新型ERPCs高反射率、寬光子帶隙和高色彩飽和度的優(yōu)點(diǎn)；ZnS-Silica顆粒之間的眾多氫鍵所導(dǎo)致的強(qiáng)烈排斥和DEG的低介電常數(shù)增強(qiáng)了顆粒之間的靜電排斥，兩個(gè)因素相結(jié)合賦予了新型ERPCs優(yōu)異的電壓穩(wěn)定性(> 400分鐘)，遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)ERPCs (5-40分鐘)。

圖2: ZnS-silica/DEG ERPC的制備和表征

圖5: ZnS-silica/DEG ERPC良好的穩(wěn)定性

  綜上所述，基于折射率對比度(Δn)和增強(qiáng)的靜電排斥和額外的溶劑化排斥力，報(bào)道了一種具有高色彩飽和度和良好穩(wěn)定性的新型電響應(yīng)光子晶體(ERPC)。通過合成尺寸均勻的ZnS-silica核殼顆粒，然后將這些ZnS-silica核殼顆粒與溶劑DEG通過蒸發(fā)濃縮的方法來制備出ZnS-silica/DEG ERPC。ZnS-silica/DEG ERPC具有三個(gè)明顯的有點(diǎn)：1)高反射率、寬光子帶隙和高色彩飽和度，歸因于ZnS-silica顆粒和DEG之間的大折射率對比度；2)在不同電壓下的鮮艷色彩，比傳統(tǒng)ERPCs的色彩飽和度高；3)在高電壓下的穩(wěn)定性非常優(yōu)秀(> 400分鐘)，遠(yuǎn)好于常規(guī)ERPCs的穩(wěn)定性(5-40分鐘)。良好的穩(wěn)定性可以歸因于溶劑化排斥力和低介電常數(shù)，溶劑化排斥力是由于ZnS-Silica顆粒之間的眾多氫鍵所導(dǎo)致的強(qiáng)烈排斥，而DEG的低介電常數(shù)增強(qiáng)了顆粒之間的靜電排斥，兩者結(jié)合造就了ZnS-silica/DEG ERPC優(yōu)異的電壓穩(wěn)定性。這些研究將促進(jìn)ERPCs在節(jié)能顯示、綠色印刷和信息加密等中的實(shí)際應(yīng)用。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.02.137