动态可调双带隙光子晶体液体的制备开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

光子晶体(pcs)是不同折光指数的介质在空间呈周期性排列的人工智能微结构。光在其中的传播遵循布拉格反射定律[1~7]。当入射光通过光子晶体结构时,特定波长的光被反射回去,因而形成光子带隙,当布拉格衍射峰的波长在可见光频带时,会表现出明亮的结构色。不同于传统染料的化学色,结构色有着不易褪色,色彩饱和度高,无污染等优势。而响应性光子晶体是一类在外界刺激 (压力 [8]、温度 [9]、湿度 [10]、ph [11]、电场 [12-13]等)下,结构色能够发生改变的智能材料。和其他响应性光子晶体相比,磁响应性光子晶体具有外场施加方便、响应迅速、可逆,衍射光谱及其结构色可以在整个可见光谱范围内进行调控,因而备受关注。

单带隙光子晶体带隙的变化随外场呈单调性变化,相较于单带隙光子晶体,双带隙光子晶体具有复杂的带隙结构和由其产生的在外场下更复杂的光学性能及其变化。由于其复杂的结构和多带隙的存在,在防伪和编码领域有着重要的应用价值,因而进入了人们的视野。jing zhang[14]等人使用模板法构建具有双光子带隙的2-d双层结构光子晶体,利用其双光子带隙的特性使二维光学编码在实时监控的中得到应用。huihui xing[15]等人通过将液晶前驱体浸润到三维硅蛋白石pc中,再进行紫外照射,去除硅蛋白石模板,利用光掩模法制备了一种基于液晶的具有双重结构色彩的微图案反蛋白石薄膜。本课题组采用微乳液滴注射、磁诱导及紫外光聚合相结合的方法,制备了由光子晶体液核和光子晶体壳层组成的向光子晶体球,表现出自取向和磁致可调的双光子带隙。以上制备的光子晶体双带系在几何结构上是独立的,用作防伪材料存在易破译的问题。且因其制备方法的局限,使得微区尺寸上不同光子带隙相分离半峰宽较宽,色彩饱和度低。haibo hu[16]等人使用不同尺寸的fe3o4@c粒子,在溶液中经磁控组装方式构筑了一种具有双光子带隙异质结构的光子晶体,但由于构成双带系的两种粒子分别组装的单带隙光子晶体衍射峰强较低、半高宽较宽,导致组装的双带系光子晶体带隙表现出较窄的动态调控能力。同时也表明组成双带系的光子晶体基元的性质是决定双带系光子晶体光学性能的关键。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 fe3o4@pvp胶体纳米粒子的制备

2.1.1实验试剂及耗材

(1)六水氯化铁(fecl3·6h2o),醋酸钠(naac),聚吡咯烷酮(pvp) (k30) d -( )葡萄糖(c6h12o6),乙二醇(eg),n,n,n,n -四甲基乙二胺(temed) (c6h16n2,99%),过硫酸铵(aps) (h8n2o8s2, 99%),羟基硅油(粘度= 10万cst) ,聚氧乙烯辛酚醚(tritonx-100)(99%)购自上海化工厂,n-异丙基丙烯酰胺(nipam) (98%),n,n -甲基双丙烯基丙烯酰胺(bis)(99%)购自sigma aldrich。2-羟基-2-甲基苯丙酮(hmpp)(≥96%)购自tci上海化学公司。e51型环氧树脂购自中国岳阳化工厂。多硫醇购自中国嘉迪达化工有限公司。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-8周:按照设计方案,制备不同尺寸的单分散超顺磁fe3o4@pvp胶体纳米粒子,并对纳米粒子结构进行表征

第9-12周:基于不同尺寸的单分散超顺磁fe3o4@pvp胶体纳米粒子构建双带隙光子晶体液体,并对光学性能进行测试。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] s.kinoshita, structural colors in the realm ofnature, world scientific, singapore,2008.
[2] j. sun, b. bhushan and j. tong, rsc adv., 2013, 3, 14862–14889.

[3] s. kinoshita, s. yoshioka and j. miyazaki, rep. prog.phys., 2008, 71, 076401.

[4] m. f. land, prog. biophys.mol. biol., 1972, 24,75–106.
[5] m. srinivasarao, chem. rev.,1999, 99, 1935–1961.

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