【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】膠體晶體由周期性排列的顆粒構(gòu)成，可以產(chǎn)生強烈的光與物質(zhì)相互作用，在成像、顯示、傳感等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。但其共振性質(zhì)的精細調(diào)控通常需要多個微納結(jié)構(gòu)參數(shù)的同時優(yōu)化，過程復(fù)雜且難以滿足多功能、多通道光學(xué)器件集成的應(yīng)用需求。因此，探究簡單、便捷的新策略，實現(xiàn)膠體晶體的多維共振性質(zhì)的協(xié)同調(diào)控至關(guān)重要。
在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的支持下，化學(xué)所綠色印刷實驗室宋延林/蘇萌團隊開展了膠體晶體結(jié)構(gòu)可控印刷和光學(xué)性質(zhì)調(diào)控與應(yīng)用的研究，采用納米綠色印刷技術(shù)可控制備了一系列多材料、多維度的膠體晶體結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)地調(diào)控了其衍射、散射、反射等光學(xué)特性，推動發(fā)展了膠體晶體結(jié)構(gòu)在蛋白質(zhì)、外泌體、病毒、細菌等生物標志物的可視化檢測(Chem. Rev.,2022,122,5144;Adv. Mater.,2023,35,2211363;Adv. Mater.,2024,36,2304935;J. Am. Chem. Soc., 2024,146,19239)。
最近，該團隊結(jié)合界面轉(zhuǎn)移和可控蒸發(fā)的策略，精細印刷制備了二元膠體晶體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了多維共振性質(zhì)的便捷調(diào)控，并應(yīng)用于細菌的高對比度成像。他們通過調(diào)控膠體墨水的溶劑組成對二元納米顆粒的結(jié)晶過程進行控制，制備出多種形貌的二元膠體晶體結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，二元膠體晶體結(jié)構(gòu)中存在臨界尺寸，可以實現(xiàn)多維共振性質(zhì)的協(xié)同調(diào)控。當膠體顆粒尺寸小于臨界尺寸時，可以獨立地調(diào)控晶格共振的強度；反之，則可以影響晶格共振的波長。該二元膠體晶體有強的光限域效應(yīng)，可用于細菌成像。與臨床常用的檢測方法相比，無需染色即可將色差提高一個數(shù)量級，從而可以靈敏準確地監(jiān)測微生物。該方法可以簡單有效地調(diào)控膠體晶體的多維共振性質(zhì)，有望促進信息顯示、生物檢測等多功能光學(xué)器件的開發(fā)。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在J. Am. Chem. Soc., 2025,jacs.4c14185(DOI: 10.1021/jacs.4c14185)，文章第一作者是博士生楊旭，通訊作者是宋延林研究員，蘇萌研究員和張澤英助理研究員。
印刷多維共振協(xié)同調(diào)控的二元膠體晶體用于高對比度成像
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