光子晶體的自組裝制備及應(yīng)用研究.pdf

1、本論文以光子晶體的自組裝制備及應(yīng)用為研究?jī)?nèi)容，開展了單分散SiO2蛋白石光子晶體的自組裝制備及其光學(xué)性質(zhì)研究，反蛋白石分子印跡光子晶體的制備及生物檢測(cè)應(yīng)用，探討了同步聚合自組裝制備光子晶體的方法及圖案化應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.利用經(jīng)典的Stober法制備得到180~400nm粒徑范圍的單分散SiO2微球，對(duì)制備中影響微球粒徑的因素（溫度、TEOS的量、氨水的量、水的量、乙醇的量）進(jìn)行了系統(tǒng)考察。通過垂直沉降自組裝方法制備

2、得到了不同粒徑SiO2微球蛋白石光子晶體，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的最大反射波長(zhǎng)與布拉格衍射定律計(jì)算結(jié)果及FDTD模擬結(jié)果相符。
　　2.針對(duì)小分子塑化劑檢測(cè)，開發(fā)了分子印跡光子晶體傳感芯片。以鄰苯二甲酸二異壬酯為印跡分子，通過垂直沉降自組裝、填充聚合、去除模板及印跡分子三個(gè)步驟，制備得到了分子印跡光子晶體傳感薄膜，并成功應(yīng)用于四種鄰苯二甲酸酯類化合物的檢測(cè)。結(jié)果表明，該傳感芯片對(duì)檢測(cè)物表現(xiàn)出顯著的光學(xué)響應(yīng)特性，隨著濃度增大其最大衍射峰紅移，且

3、位移與對(duì)數(shù)濃度呈線性定量關(guān)系，芯片響應(yīng)速度快（6min），穩(wěn)定性好，重復(fù)利用5次后仍然保持良好的光學(xué)響應(yīng)特性。
　　3.為了解決生物大分子在分子印跡聚合物中傳質(zhì)限制嚴(yán)重，無(wú)法到達(dá)印跡空穴進(jìn)行響應(yīng)識(shí)別的問題，開發(fā)了針對(duì)大分子蛋白BSA的表面分子印跡光子晶體傳感芯片。經(jīng)SiO2微球表面蛋白修飾、垂直沉降組裝、填充聚合、去除模版四個(gè)步驟，制備得到表面分子印跡光子晶體傳感薄膜。結(jié)果表明，表面分子印跡光子晶體能夠?qū)δ繕?biāo)蛋白進(jìn)行有效識(shí)別，隨著

4、BSA濃度增大其最大衍射峰紅移，且衍射峰位移變化與對(duì)數(shù)濃度呈線性關(guān)系。
　　4.為了快速制備光子晶體，開發(fā)其在防偽、編碼以及光子打印方面的潛在應(yīng)用，利用同步聚合自組裝方法，經(jīng)歷晶種形成、晶種生長(zhǎng)與結(jié)構(gòu)固化三個(gè)步驟，制備了具有明亮結(jié)構(gòu)色的SiO2光子晶體薄膜，考察了SiO2微球濃度和粒徑對(duì)其光學(xué)特性的影響。結(jié)果表明，隨SiO2微球濃度增加，衍射峰藍(lán)移；隨SiO2微球粒徑增大，衍射峰紅移，且該制備方法能夠快速制備半峰寬較窄、具有明亮結(jié)