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广工杨东朋/罗莉/黄少铭教授《Adv. Sci. 》:光子晶体及超结构
2023-07-09  来源:高分子科技

  结构色广泛存在于蛋白石,蝴蝶翅膀,鸟类羽毛,变色龙中,其源于具有介电对比度的周期性结构对可见光的选择性反射。例如,变色龙皮肤表面周期性非密堆积的鸟嘌呤纳米晶结构使皮肤呈现虹彩结构色。研究发现,变色龙皮肤中鸟嘌呤纳米晶的非密堆积结构大的折射率(Δn)对调节皮肤颜色饱和度结构色具有关键作用。然而,目前大部分已报道的光子晶体(PC)由于其密堆积结构和较小的Δn,导致材料性能存在结构色可调性差、反射率结构色弱等问题。因此,制备高反射率、非密堆积结构、明亮且结构色可调的PC仍 是一项巨大挑战。


1 PC结构的制备示意图及加密-解密机理


  广东工业大学杨东朋/罗莉/黄少铭教授,受变色龙皮肤启发,从构建非密堆积有序结构入手,通过调控高折射率ZnS@SiO2胶体自组装,制备了具有高反射率结构色可调高色彩饱和度非密堆积结构的ZnS@SiO2 PC此外,通过SiO2ZnS@SiO2共组装并选择性地蚀刻ZnS@SiO2颗粒的ZnS核和SiO2壳层,发展了全新的PC超结构经过HF蚀刻处理的ZnS-SiO2超结构表现出独特的水响应特性,将这些具有不同光学性能的ZnS-SiO2超结构结合,提出了一种新型的信息加密策略。此外, ZnS- SiO2 PC 还可用于荧光增强。当PC反射波长和荧光团的荧光波长匹配时,荧光发生显著增强(10,约为二氧化硅PC6倍。 


2 PC超结构 


3结构色调节 


4信息加密和荧光增强


  这项工作不仅提供了直接制备具有非密堆积结构和明亮结构色PC的方法,而且发展了衍生的PC超结构,为制备先进光功能材料开辟了新途径,同时将促进结构色在显示、防伪和光学器件中的相关应用。该工作以“Bio-inspired Highly Structural Colors and Derived Photonic Superstructures for Information Encryption and Fluorescence Enhancement”为题发表于Advanced Science,广东工业大学硕士生刘肖茹为文章的第一作者,杨东朋/罗莉/黄少铭教授为本论文的通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金和广东省自然科学基金的支持。


  论文链接: https://doi.org/10.1002/advs.202302240 


作者简介


杨东朋,博士。研究方向:胶体光子晶体可控组装及应用。以第一/通讯作者在J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct. Mater., Adv. Sci., Mater. Horiz., CEJ, Adv. Optical Mater., ACS Appl. Mater. Interface, J. Mater. Chem. C., Chem. Commun., Nanoscale, Langmuir, J Phys. Chem. C等国际学术期刊发表SCI论文近40篇,获得授权国家发明专利1项。成果多次被Nature, ACS, APS作为研究亮点,并被JMCC, PCCP, AMI, ACS Omega等期刊选为封面。



罗莉 教授,广东工业大学物理与光电工程学院硕士生导师。1993年获得武汉大学硕士学位,2001年获得中山大学博士学位,香港大学博士后,美国休斯顿大学访问学者。1991-2003年先后在香港大学、香港浸会大学、香港城市大学、美国University of Houston从事研究。1993-至今,任职于广东工业大学物理与光电工程学院。近年来一直从事离子掺杂半导体功能材料的制备和光物理机理研究,在Adv.Mat., Adv.Sci., Appl.Phys.Lett, J.Appl.Phys,Chem.Phys.Lett.等期刊发表SCI论文50余篇。是广东省高等学校“千百十工程”校级培养对象,是国家基金、省基金评审人;主持广东省自然科学基金、国家自然科学基金。



黄少铭 教授,博导,国家杰出青年基金获得者。1991年获南开大学博士学位。1991-1993 南京大学博士后,出站后留任南京大学副教授。1996-2005先后在英国Sussex大学、澳大利亚联邦科学与工业研究院(CSIRO) 和美国Duke大学从事研究。2005年3月回国任南京大学教授、博导。2005.9-2018.12任职温州大学,2019.02月起任职广东工业大学。担任广州市低维材料与储能器件重点实验室主任,校学术与学位委员会委员及分委员会主任。长期致力于低维材料及器件应用研究。在纳米结构碳材料及储能器件应用基础研究方面取得了一系列具有国际影响的成果。1999年以来已在国际学术刊物上发表380篇余论文, 包括Nat. Mater., Nat. Commun., JACS., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Phys. Rev. Lett.等,被引用近2万次, H指数70,入选科睿唯安全球高被引科学家。申请专利90多项。先后完成和承担包括科技部973和863项目、国家杰出青年基金、国家自然科学基金委国际合作研究重点项目、面上项目及省部级重点项目等十多项,获省部级奖3项。是国家基金委、自然科学奖、科技部、教育部等会评专家。

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(责任编辑:xu)
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