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(jìn)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(jìn)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(duì)外界環(huán)境的響應(yīng)性。主要研究?jī)?nèi)容包括以下三個(gè)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(shí)驗(yàn)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(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀察了膠

3、體晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(tuán)的AMPS／AMD凝膠光子晶體。該光子晶體的光子帶隙波長(zhǎng)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(zhǎng)程有序周期性面心立方結(jié)構(gòu)。因?yàn)榛撬峄c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(cè)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?dòng)大小與水含量具有相關(guān)性。該類光子晶體可用于無水乙醇中水含量的分