胶体晶体

摘要： 将"亲水-疏水"结构引入胶体晶体中,探讨新型光学检测材料——富集胶体晶体测定水质中阿特拉津残留的可行性.以阿特拉津为模板分子,由疏水胶体颗粒与亲水凝胶制备富集胶体晶体.富集胶体晶体对阿特拉津残留最低检测浓度为2 ng/mL,并展现出较高的检测特异性,在实际饮用水样品中阿特拉津加标回收率在89.0％～105.5％之间,具有良好的应用价值.

摘要： 以单分散的粒径为390 nm和690 nm的聚苯乙烯微球为原料,采用垂直自组装法制备了聚苯乙烯胶体晶体。采用扫描电子显微镜和分光分度计对样品形貌、结构以及光学特性进行了表征和分析。研究了乳液浓度、干燥温度对聚苯乙烯胶体晶体膜的微观形貌影响。结果表明:乳液浓度为0.1 wt%、干燥温度为45°C时,该胶体晶体膜微观形貌为高质量的密排六方结构,烧杯壁呈现绚丽的颜色。反射光谱表明,该结构具有光子晶体的带隙特征,带隙的中心波长约为850 nm和1600 nm。

摘要： 以单分散的粒径为390 nm和690 nm的聚苯乙烯微球为原料,采用垂直自组装法制备了聚苯乙烯胶体晶体.采用扫描电子显微镜和分光分度计对样品形貌、结构以及光学特性进行了表征和分析.研究了乳液浓度、干燥温度对聚苯乙烯胶体晶体膜的微观形貌影响.结果表明:乳液浓度为0.1 wt％、干燥温度为45°C时,该胶体晶体膜微观形貌为高质量的密排六方结构,烧杯壁呈现绚丽的颜色.反射光谱表明,该结构具有光子晶体的带隙特征,带隙的中心波长约为850 nm和1600 nm.

摘要： The colloidal crystal templates were prepared by using monodisperesed melamine formaldhyde microspheres with particle sizes about 1 μm,and the Mg-Al hydrotalcite-like compounds with 2:1 mole ratio of Mg and Al were successfully synthesized by a supersaturated precipitation method. Then the magnesium aluminum hydrotalcite serous was filled into the colloidal crystal templates with the effection of capillary,and the colloidal crystal templates were removed by calcification after the solidification process. The morphology and structure of orderly porous magnesium aluminum hydrotalcite were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy,X-ray diffraction analysis,thermogravimetric analysis,differential scanning calorimeter and scanning electron microscopy. The results showed that the orderly porous magnesium aluminum hydrotalcite with more uniform aperture size was obtained when the volume fraction of magnesium aluminum hydrotalcite serous was 5％.%以粒径约1μm的单分散三聚氰胺-甲醛微球制备得到胶体晶体模板,采用低过饱和沉淀法制备的镁铝摩尔比为2:1的镁铝水滑石,将合成的水滑石悬浊液通过毛细效应的作用填充至胶体晶体模板间,待固化后经过煅烧去除胶体晶体模板,制备有序多孔镁铝水滑石.通过傅里叶红外光谱、X射线衍射分析、热重分析、差示扫描热分析、扫描电子显微镜对有序多孔镁铝水滑石的结构及形貌进行表征.结果表明,当加入体积分数为5％镁铝水滑石悬浊液时,去除模板后可得到孔径大小较为均一且排列有序的多孔镁铝水滑石.

摘要： 提出了一种在光纤端面制备单层胶体晶体薄膜的新方法——微流注射法,利用针尖微量注射胶体微球溶液,该方法可以在气/液界面直接形成大面积六角密排的周期纳米球阵列,面积达到平方厘米级别,再利用二维胶体单层膜的可转移性,将薄膜转移至到光纤端面衬底上,形成单层胶体微球有序薄膜.采用扫描电子显微镜和光谱分析仪对样品形貌、结构以及光学特性进行了表征和分析.电子显微镜图像表明,光纤端面的胶体晶体为六角密排阵列结构.透射光谱表明,该结构具有光子晶体的带隙特征,带隙的中心波长约为700和850 nm,与分析软件FDTD Solutions仿真结果相吻合.结合溅射沉积方法,得到了银纳米球壳阵列结构,检验了其局域表面等离子体共振效应(LSPR).对比讨论了溶液浓度、弯月面的形成及注射速度等因素对微流组装胶体微球薄膜质量的影响.%A new method of preparing monolayer crystalline film on optical fiber end is proposed. Micro-flow injection method enables the formation of a well-organized monolayer of hexagonally arranged colloidal nanosphere arrays directly on the water surface,which is then transferred onto the preset fiber substrates,the area is up to square centimeters. The nanostructural morphology and optical properties of the samples were ex-amined and analyzed by SEM and spectrum analyzer. It has been found that the colloidal crystal on the end face of optical fiber is hexagonally arranged. Transmission spectrum shows that the existence of photonic band gap,and the stopgap is located at 700 and 850 nm,which is coincide with simulation results of FDTD Solu-tions software. Combined with sputtering deposition, the silver spherical shell array structure was obtained, and its localized surface plasmon resonance(LSPR)was tested. Finally, the effect of solution concentration, meniscus formation and injection speed on the quality of micelle assembled colloidal film was discussed.

摘要： 本文提出了一种用胶体光子晶体来装饰单模光纤装饰端面的方法,并说明了这种结构用于相对湿度传感器的原理.研究了用垂直沉积法在光纤端面制备PS(polystyrene)胶体晶体、复合胶体晶体和SiO2反蛋白石(inverse opal)的技术,用扫描电子显微镜表征了制备得到的胶体晶体及反蛋白石,测量了端面被胶体晶体修饰光纤的反射光谱,并测试了光纤端面复合光子晶体的相对湿度传感特性.提出了一种毛细管-光纤结构,提高了生长在光纤端面处胶体晶体的质量和其机械稳定性.

摘要： 以220 nm单分散聚苯乙烯微球悬浮液为原料,通过透析自组装、自然干燥制备胶体光子晶体.分别利用扫描电子显微镜和光纤光谱仪表征该晶体薄膜的微结构和光学特性.考察了光纤探头检测角度及溶剂渗透对样品衍射峰的影响.结果表明:所制备的胶体光子晶体具有良好的长程有序性,其衍射峰位置与光纤探头检测角度有关.研究还发现,通过有机溶剂二甲基硅油渗透晶体空隙可以改变光子晶体带隙位置和衍射强度,并通过有效填充率计算修正,验证了光子晶体带隙改变服从布拉格定律.

摘要： 无论是利用半导体照明技术高效利用能源,还是利用太阳能光伏发电直接获取能源,电-光和光-电转换效率都是人们关注的重要课题.利用微纳米结构提高LED和太阳能电池的能源转换效率成为近年来研究的重点.作为具有明确应用目标的这些光电子器件,制备成本是必然要考虑的一个因素.目前报道的众多微纳米结构制备技术,虽然在某种程度上能够提升器件的电-光和光-电转换效率,但成本昂贵,并不利于其实际应用.更重要的是,对于微纳米结构影响这类器件电-光和光-电转机制的认识目前还不够深入,这更成为限制这些器件性能提高的瓶颈之一。太阳能电池与LED相比，一个共同之处在于都涉及到光与物质的相互作用。化学自组装是一种公认的低成才、、大面积制作微纳米结构的新技术。多年来围绕胶体微纳米球自组装机理、方法及应用展开了深入研究。近两年来，围绕大面积胶体晶体单层的制备及其在提高GaN毕LED发光效率方面的应用开展了一些工作。如何将胶体晶体衍生微纳米结构用于太阳能电池中光的捕获、光生载流子的传输与分离，以进一步提升太阳能电池的光-电转换效率，是作者感兴趣的课题，希望与到会专家交流，共同开展相关工作。

摘要： 近些年来,一种基于贵金属纳米孔阵列的SPR传感器受到人们广泛的关注.这种传感器主要是依靠贵金属纳米孔阵列特殊的光学异透现象.我们利用聚合物胶体晶体为模板,结合金属气相沉积在玻璃基底上制备了银纳米孔阵列结构,随后通过各向同性的氢氟酸刻蚀玻璃基底,得到了“悬空”银纳米孔多孔膜.结合时域有限元差分方法(FDTD)理论计算与生物大分子免疫识别反应等相关实验,证明了“悬浮”银纳米孔阵列的折射率灵敏度相对于未刻蚀样品提高了近3倍.灵敏度的提高一方面来自于基底刻蚀后纳米孔周围所激发电磁场的重新分布,另外一方面在于纳米孔阵列被抬离基底后减弱了电磁场与基底的重叠程度.这两方面都使得“悬浮”银纳米孔阵列周围电磁场可以更充分的感知周围介质折射率的变化,因此“悬浮”银纳米孔阵列可用来制备高灵敏度的生物传感器.此外,我们还发现通过调控银纳米孔阵列周围折射率的大小,可以强烈的影响银多孔膜的透过光波长,在多色显示、可擦写光子纸、安全防伪标记及滤波器等领域有潜在的应用价值.

摘要： 光子晶体是一种介电常数(或折射率)周期性调制的有序结构，其中介质折射率的周期变化对光子影响与半导体材料中周期性势场对电子的影响相类似。对于制造光学波段的光子晶体，化学方法显示出比微机械加工方法更大的优越性，其中利用胶体颗粒自组装是一种非常简便的方法。这些方法包括重力沉降法、毛细管作用力法、静电作用法、微接触印迹法、垂直沉降法、等。本文基于垂直沉降法操作简单、样品厚度可控、生长速度快等优点，通过调节SiO2乳液的固体含量组装出了高度有序的面心立方胶体晶体，并用分光光度计进行了表征。

摘要： 胶体晶体是一类非常重要的高级材料，它们特有的光学衍射和光禁带性质，使其在新一代光波导、光转化器、光子晶体、生物和化学传感器及高密度存储器等领域具有广泛的应用前景，并因此在交叉学科中备受瞩目.经过科学家的不懈努力，人们已经建立了很多行之有效的自组装胶体晶体的制备方法.利用这些方法我们可以获得高质量、高稳定性、大面积的胶体晶体.同时，人们也开发了一系列胶体晶体的图案化方法，制备出了具有点、线、面以及三维缺陷的复杂结构胶体晶体，为胶体晶体的器件化应用作出了重要的尝试.基于胶体晶体的有序结构，人们利用其模板效应翻制、衍生出了一系列纳微米有序结构.这些结构具有的特殊功能在光电器件、仿生模拟、传感器及反应催化等领域有着重要的应用前景.本文将介绍本研究小组近年来在自组装胶体晶体的制备、图案化及纳微米有序结构的构筑方面的研究进展.

摘要： 具有图案化自组织单层和特定形态结构的表面是现代科学技术研究中一个重要的前沿方向.通常构造这些图案化表面的方法主要包括光刻和软光刻、自组织技术、微接触印刷和压印技术等.然而由于精度和成本上的限制，方便而成本较低的图案化自组织单层膜和特定形态表面的构造技术备受科学工作者的关注.近年来，杨柏等人通过胶体晶体辅助毛细纳米构造和胶体晶体辅助压印的方法用三维胶体晶体制备出了各种各样的二维图案化表面结构.本文通过在胶体晶体中灌入聚合物单体，然后利用底层胶体微球和灌入的单体形成的聚合物的收缩程度不同的性质构筑了二维有序的聚合物纳米突起.

摘要： 本论文由布朗动力学模拟方法，观察了带电的胶体粒子有序化形成晶体的过程。根据DLVO理论，带电胶体粒子间的相互作用势采用Yukawa排斥势模型。模拟中，我们通过计算体系的RDF曲线和均方位移来分析体系结晶过程和晶体结构随时间的演变。当带电粒子间具有长程排斥相互作用时，体系在较低的粒子数密度下，就能够自发形成有序的体心立方（BCC）结构。当带电粒子间具有短程相互作用时，虽然相图中的稳定结构为面心立方（FCC）结构，但是在直接的动力学模拟中很难实现，体系会陷于无序的类玻璃态结构，从而阻碍了其向有序化结构的转变。进一步的模拟结果显示，当玻璃态结构被越过后，体系可以形成FCC晶体结构，并且比该条件下的BCC结构更加稳定。

摘要： 许多现代技术发展的机会都来源于新型微观结构的成功构造和集成，在微观和介观范围内对材料表面结构和性质的微加工或图案化在当代科学和技术相关领域逐渐受到越来越多的关注. 本文通过二维有序胶体晶体制备和加工技术，制备具有图案化结构的胶体晶体，利用刻蚀形成利于图案化的具有独特结构的胶体晶体.通过对胶体晶体模板的制备和微加工过程的控制，建立胶体晶体的结构化特点与所形成图案的关系.在气相沉积过程中对人射角度和胶体晶体的方位角度进行调控，讨论这些条件的变化对在基材上形成的图案的影响，以及它们的边界条件.

摘要： 具有周期性介观有序结构的自组织胶体晶体体系通常具有特定的光学衍射和光带隙性质，因此其光学性质成为近来研究有序胶体晶体的性质与应用的重要方面.胶体晶体能够通过复合材料和非线性光电材料而被应用于光电调制和激光技术，甚至生物敏感器件等.如果将具有功能性的物质和基团引入有机胶体晶体结构中，将会实现多种功能集成的效果，在光电器件方面领域具有独特的价值及广阔应用前景.本文首先设计合成具有聚合活性的小分子稀土有机配合物单体，然后采用无皂乳液聚合的方法，通过化学键结合将稀土配合物复合进聚苯乙烯乳胶体系，利用有机配体与聚合物的相容性及高分子链段的分散作用，实现无机稀土在聚合物体系中的均匀分布，制备出具有优良发光性能且尺寸单分散的聚苯乙烯纳米微球.然后利用垂直沉积等方法将其构筑成三维有序具有发光功能的聚合物胶体晶体.并通过调整构筑单元聚合物微球的粒径尺寸，获得了在同一波长处同时具有吸收和荧光发射两种性质的聚合物胶体晶体.

摘要： 室温漂浮自组装(简称RTFSA)是最近被发展起来的一种新的胶体微球气-液界面组装方法，即用乙醇和水的混合溶剂配制高体积分数胶体悬浮液，将一滴乙醇和水作为溶剂的胶体悬浮液滴到玻璃片上，在室温条件下胶体微球在悬浮液膜气.液界面自组装成三维有序晶体膜并沉积到基片上。本文对室温漂浮自组装的实验条件(胶体浓度、乙醇与水配比)对结晶质量的影响进行研究。发现适宜的组装条件为：胶体浓度在20-40v％之间，乙醇与水体积比在5:1-1:1之间。

摘要： 室温漂浮自组装(简称RTFSA)是最近被发展起来的一种新的胶体微球气-液界面组装方法，即用乙醇和水的混合溶剂配制高体积分数胶体悬浮液，将一滴乙醇和水作为溶剂的胶体悬浮液滴到玻璃片上，在室温条件下胶体微球在悬浮液膜气.液界面自组装成三维有序晶体膜并沉积到基片上。本文对室温漂浮自组装的实验条件(胶体浓度、乙醇与水配比)对结晶质量的影响进行研究。发现适宜的组装条件为：胶体浓度在20-40v％之间，乙醇与水体积比在5:1-1:1之间。

摘要： 一种弯折不变色的胶体光子晶体薄膜及图案化的胶体光子晶体薄膜的制备方法，它涉及一种胶体光子晶体薄膜的制备方法。本发明的目的是要解决现有胶体胶体光子晶体弯折时呈现多种颜色，弯折时容易产生裂纹和柔性差的问题，方法：一、制备二氧化硅纳米颗粒；二、制备光子悬浮液；三、浓缩二氧化硅光子悬浮液；四、制备胶体光子晶体薄膜。利用弯折不变色的胶体光子晶体薄膜制备图案化的胶体光子晶体薄膜的方法是首先制备可固化的悬浮液，将多块弯折不变色的胶体光子晶体薄膜置于两块载玻片之间，再将可固化的悬浮液通过两块载玻片之间的缝隙滴加到两块载玻片之间，固化。本发明可获得一种弯折不变色的胶体光子晶体薄膜及图案化的胶体光子晶体薄膜。

摘要： 本发明涉及通过引入聚N-异丙基丙烯酰胺来提高具有湿度响应性及图案化的胶体光子晶体复合膜的湿度响应速度的制备方法。本发明采用单分散乳胶粒、湿度响应性功能单体、N-异丙基丙烯酰胺单体、交联剂、引发剂、高沸点助剂和水的混合液为墨水，通过喷墨打印在具有浸润性的基材的表面上得到由湿度响应的微滴单元构成的图案化的胶体光子晶体复合膜；所述湿度响应的微滴单元是以堆砌的所述单分散乳胶粒为骨架，且在所述骨架的空隙中填充有由所述湿度响应性功能单体与所述N-异丙基丙烯酰胺单体进行交联聚合后得到的湿度响应性的交联共聚物。

摘要： 一种弯折不变色的胶体光子晶体薄膜及图案化的胶体光子晶体薄膜的制备方法，它涉及一种胶体光子晶体薄膜的制备方法。本发明的目的是要解决现有胶体胶体光子晶体弯折时呈现多种颜色，弯折时容易产生裂纹和柔性差的问题，方法：一、制备二氧化硅纳米颗粒；二、制备光子悬浮液；三、浓缩二氧化硅光子悬浮液；四、制备胶体光子晶体薄膜。利用弯折不变色的胶体光子晶体薄膜制备图案化的胶体光子晶体薄膜的方法是首先制备可固化的悬浮液，将多块弯折不变色的胶体光子晶体薄膜置于两块载玻片之间，再将可固化的悬浮液通过两块载玻片之间的缝隙滴加到两块载玻片之间，固化。本发明可获得一种弯折不变色的胶体光子晶体薄膜及图案化的胶体光子晶体薄膜。

摘要： 本发明提供一种容易控制且能够根据胶体粒子的种类进行大范围应对的胶体晶体的制造方法。本发明的胶体晶体的制造方法，其特征在于，包含以下工序:制备工序，在含有离子性表面活性剂的液体中分散胶体粒子，准备能够利用温度变化而使胶体晶体析出的胶体分散液；以及结晶化工序，通过使该胶体分散液的温度从不析出胶体晶体的温度区域向析出该胶体晶体的温度区域变化，从而使该胶体晶体析出。

摘要： 本发明提供一种用于制备胶体晶体的系统及胶体晶体的制备方法，属于胶体晶体制备方法领域。该系统包括：微球注射系统、红外波长热源、金属框架、样品凹槽、金属平台、螺纹轴、金属移动模块、聚四氟乙烯板和驱动电动机，驱动电动机设置在金属框架的左端，螺纹轴与驱动电动机连接，金属移动模块套在螺纹轴上，金属移动模块与金属平台连接，样品凹槽设置在金属平台上，聚四氟乙烯板固定在金属框架的上端并与样品凹槽相接触，所述的驱动电动机旋转驱动螺纹轴带动金属移动模块向右侧移动。本发明还提供一种胶体晶体的制备方法，该方法能够在较短的时间范围内组装出单一粒径及多粒径复合的胶体晶体模板，且得到的胶体晶体厚度可控、大面积有序。

摘要： 本发明提供一种胶体晶体的制造方法，可以容易并且廉价、可靠地制造大型且晶格缺陷、不均匀性少的单晶。本发明的胶体晶体的制造方法准备在规定的温度下析出胶体多晶的胶体多晶分散液(准备工序)，将析出微细的胶体多晶的状态的胶体多晶分散液收容于容器中(收容工序)，将胶体多晶熔化后使之重结晶(重结晶工序)。如此得到的晶体与原来的多晶相比晶格缺陷、不均匀性减少。

摘要： 本发明的胶体晶体结构体(10)具备胶体晶体层(3)和折射率控制材料(5)，上述胶体晶体层(3)包含多个胶体颗粒(1)和配置于多个胶体颗粒之间的固定有胶体颗粒的粘结剂(2)，上述折射率控制材料(5)设置于胶体晶体层中的一面且是透明的，并且与粘结剂的折射率之差小于10％。发光装置具备具有胶体晶体结构体的光学滤波器(32)和光源，光源所放出的初级光的一部分从光学滤波器透射。照明系统具备发光装置。

摘要： 本发明提出一种通过在微球乳液中加入适量硅酸钠、硅酸钾或者二者的混合物，从而自组装制备无裂纹胶体晶体、反相胶体晶体方法。该方法包括如下步骤：(1)在胶体微球的乳液中加入适量硅酸钠、硅酸钾或二者的混合物，完全溶解后，置入容器中；(2)在容器中垂直或者倾斜地插入基片；(3)将容器静置于室温或者烘箱中，进行微球自组装。由于硅酸盐的添加，其水解产物填充在微球之间，使得由溶剂挥发而产生的微球间距减小得到了有效抑制，从而避免了胶体晶体膜中裂纹的出现；(4)最后通过化学或者物理方法去除微球之间的硅酸盐水解产物可得到无裂纹胶体晶体，或者亦可以去除微球得到无裂纹反相胶体晶体。

摘要： 本发明一种用于制备胶体晶体的系统及胶体晶体的制备方法，属于胶体晶体制备方法领域。该系统包括：微球注射系统、红外波长热源、金属框架、样品凹槽、金属平台、螺纹轴、金属移动模块、聚四氟乙烯板和驱动电动机，驱动电动机设置在金属框架的左端，螺纹轴与驱动电动机连接，金属移动模块套在螺纹轴上，金属移动模块与金属平台连接，样品凹槽设置在金属平台上，聚四氟乙烯板固定在金属框架的上端并与样品凹槽相接触，所述的驱动电动机旋转驱动螺纹轴带动金属移动模块向右侧移动。本发明还提供一种胶体晶体的制备方法，改方法能够在较短的时间范围内组装出单一粒径及多粒径复合的胶体晶体模板，且得到的胶体晶体厚度可控、大面积有序。

摘要： 本发明提供一种容易控制且能够根据胶体粒子的种类进行大范围应对的胶体晶体的制造方法。本发明的胶体晶体的制造方法，其特征在于，包含以下工序:制备工序，在含有离子性表面活性剂的液体中分散胶体粒子，准备能够利用温度变化而使胶体晶体析出的胶体分散液；以及结晶化工序，通过使该胶体分散液的温度从不析出胶体晶体的温度区域向析出该胶体晶体的温度区域变化，从而使该胶体晶体析出。