智能响应蓝相液晶光子晶体

具有刺激响应性的智能驱动材料已成为材料科学领域的研究热点之一。液晶的超分子自组装结构与其刺激响应特性使其在新型智能功能材料的开发应用上具有天然优势。蓝相液晶由于其独特的三维超分子自组装结构、软物质特性以及可见光波段的选择性光反射,被认为是最具潜力的智能光子晶体材料之一。在温度、光照、电场、湿度等外场刺激作用下,蓝相超分子自组装结构的晶体学参数或相态非常容易发生变化,造成光子带隙的改变进而呈现出反射颜色的变化。因此,蓝相的外场响应性能及在智能材料上的应用引起了研究者的广泛关注。本文综述了智能响应蓝相液晶光子晶体外场响应性能方面的前沿动态,对蓝相液晶光子晶体的光、磁、电、力、湿度响应等方面取得的系列重要的研究成果进行了总结,并对该领域目前存在的挑战以及未来发展趋势做出展望。     

自组装方法与三维光子晶体制作

光子晶体,特别是三维光子晶体,可能成为信息处理和通信等领域的新型功能材料.光子晶体的制作方法可分为"自上而下"的物理方法和"自下而上"的化学自组装方法.化学自组装方法是制作三维光子晶体最为经济有效的方法.本文在阐述自组装方法的种类、一般过程、优点和不足等内容的基础上,分别分析和总结了带有各种功能缺陷的三维光子晶体的制作,这些缺陷主要包括线缺陷、面缺陷和点缺陷.从研究中可以看出,化学自组装方法通常需要结合其他方法才能实现缺陷的嵌入.近些年,三维光子晶体制作在材料选取、结构设计和方法改进等方面都有一些最新进展,本文对此进行了较为详尽的评述,并对我们课题组的研究进行了总结.最后对光子晶体的研究和制作方向进行了展望.     

胶体晶体自组装排列进展

自组装排列胶体晶体是发展光子晶体等亚微米周期有序结构及新型光电子器件十分重要的环节.高电荷密度单分散胶体球在较弱的离子强度和稀浓度下会自发排列形成紧密堆积的周期性结构(ccp),常常是面心立方(fcc),科学家们以此为基础发展了多种结晶化胶体粒子的方法,包括重力场沉积、电泳沉积、胶体外延技术、垂直沉积、流通池、物理束缚排列及其他的许多方法.目前排列的胶体粒子基本为球形,材料也多为SiO2、PS、PMMA,此外一些复合粒子,主要为核壳粒子的排列这里也稍作介绍,这些方法及其变通的使用可以形成类蛋白石及反蛋白石结构,最终实现光子带隙及其它多种用途。     

羧基含量对乳胶粒自组装形成光子晶体质量的影响

以过硫酸铵((NH_4)_2S_2O_8)为引发剂,苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)以及含功能性基团羧基的丙烯酸(AA)为共聚单体制备聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸(PS-PMMAPAA)乳胶粒,通过垂直自组装方法得到高质量的PS-PMMA-PAA光子晶体(PC)。乳胶粒的形貌及性能通过场发射扫描电镜(SEM)、动态激光光散射仪(DLS)、电导率仪等表征。利用光纤光谱仪和接触角分析仪表征了光子晶体的光学性能和保水能力。结果证明:乳胶粒表面的羧基不仅能增强粒子间的相互作用,而且具有很好的保水能力;在相对简单的组装条件下实现了自组装中裂纹的消除,获得了高质量的光子晶体。     

凝胶光子晶体

光子晶体是一种介电常数（或折射率）可以周期性调制的结构,其自激辐射抑制和光子局域化性质使其可以简便而有力的限制、控制和调控光子。近年来,利用胶体晶体自组装性质与水凝胶的传统应用相结合制成的凝胶光子晶体在药物释放、光学开关、金属探针、生物传感器等的新应用方面的研究蓬勃发展,在新材料开发及临床应用等方面取得巨大进展。本文概述了胶体晶体自组装并对该类凝胶光子晶体进行了分类介绍并对其发展趋势进行了评述和展望。     

三维光子晶体的制备

三维光子晶体作为一种光子带隙材料在光学器件、化学生物传感以及信息传输和存储等方面具有广泛的潜在应用价值。自1987年三维光子晶体的概念被提出以来,科学家们一直致力于在实验室用不同的手段合成不同材料和不同结构的光子晶体。本文综述了近年来出现的一些三维光子晶体制备方法,大致分为3类：“自上而下法”（top-down method）、“自下而上法”（bottom-up method）和模板辅助法（template-assisted method）,并详细阐述了每种方法的代表性工作、适用范围以及各自的优缺点。     

光子晶体的制备与应用进展

光子晶体概念的提出到现在已有20多年,由于其特有的带隙和缺陷结构可实现对光子传播的控制,与传统的基于半导体晶体的电子技术相比更具优势,是未来光子计算机和光子通讯技术研发的核心。近年来,基于新材料、新方法制备的具有复杂结构的光子晶体不断涌现,其应用范围也从较早的波导、光开关、反射镜拓展到传感器、超棱镜、微透镜、太阳能电池、增强LED发光、光存储、生物芯片、仿生等新兴领域。本文结合了最新的研究状况,探讨了光子晶体的制备与应用进展。     

宽温域蓝相液晶材料

蓝相常在高手性液晶体系的清亮点附近温度区间出现,由于具有优异的光学特性如无双折射现象和选择性反射可见光等,近年来蓝相在光电和光子领域越来越受到人们的关注。本文综述了蓝相的发现、分子排列和光学特性等,详细介绍了宽温域蓝相液晶材料在国内外的研究进展和应用现状。最后分析了蓝相液晶用于平板显示领域在技术方面存在的主要问题和未来发展方向。     

自愈合光子晶体弹性体的构筑及其在可视化传感中的应用

光子晶体弹性体是具有类似变色龙皮肤、具有变色性能的光学材料,因其特殊的结构色和变色性能而被应用于可视化传感、智能穿戴设备等领域。然而,如何提高光子晶体弹性体材料的使用性能,同时又避免不同观测角度带来的色彩不一致的问题仍然是该领域的一大挑战。华中科技大学朱锦涛教授、张连斌教授课题组在响应性光子晶体材料方面开展了一系列工作,特别是在自愈合光子晶体弹性体的研究方面取得了重要进展。本文对他们的研究进行了简要的评述。     

胶体自组装法形成光子带隙材料

光子带隙晶体使人们可以有效地控制和操纵光子,但是构建光子晶体,尤其是近红外及可见光区域的光子晶体是一个困难的工作,它对材料提出了很高的要求.本文从化学的角度,利用自组装方法,对胶体晶体和反蛋白石等类光子带隙材料包括半导体、金属、金属氧化物、聚合物、染料等进行较全面的介绍,同时介绍了如何从这些材料获得光子带隙.     

热致胆甾液晶的蓝相

简述了小分子蓝相的研究现状及聚合物稳定的小分子蓝相和聚合物蓝相的研究进展.通常小分子蓝相温域较窄,仅1℃左右.聚合物稳定的小分子蓝相温域达66℃,而我们展现的聚合物蓝相宽达300℃以上,甚至低于室温也有蓝相存在.所有的蓝相全部展示可见光的布拉格反射.     

基于胆甾相液晶的可调制光子晶体

将胆甾相液晶填充进胶体晶体内部空隙, 通过胆甾相液晶与胶体晶体的耦合, 构建了一种新型可调制液晶光子晶体. 填充于胶体晶体内部的胆甾相液晶织构呈现典型的手性近晶相(S)特征. 由于胆甾相液晶具有特定的选择性反射, 当胶体晶体的带隙处于胆甾相液晶的反射波长范围之内, 则随着温度的改变, 胶体晶体的带隙与胆甾相液晶的带隙同时发生蓝移. 在一定温度条件下, 胆甾相液晶的带隙将与胶体晶体的带隙发生耦合, 实现了光子晶体带隙在单峰与双峰之间的可逆切换.     

T-型氢键液晶复合物的制备与液晶行为

以不具有液晶行为的2,6-二[N,N′-二-(4-烷基苯甲酰基)]氨基吡啶(A系列)和4-正烷氧基苯甲酸(D系列)作为氢键液晶复合物的单体,组装成T-型氢键液晶系列复合物(AmDn)。用红外光谱对其结构进行了表征,用DSC及偏光显微方法对其液晶行为进行了研究。结果表明:所合成的21种复合物分子间存在氢键且都具有向列相。通过调整2,6-二[N,N′-二-(4-烷基苯甲酰基)]氨基吡啶分子上柔性烷基的长度和极性,可以有效地调节它与4-烷氧基苯甲酸形成的氢键复合物的液晶相变温度以及液晶态的稳定性;增加2,6-二[N,N′-二-(4-烷基苯甲酰基)]氨基吡啶分子上柔性烷基的长度,其复合物AmDn的液晶相温度范围趋于变窄,清亮点逐渐下降,其液晶态稳定性也逐渐下降;以2,6-二[N,N′-二-(4-烷基苯甲酰基)]氨基吡啶分子替代2,6-二[N,N′-二-(4-烷氧基苯甲酰基)]氨基吡啶分子,可以降低分子的极性,使其单体的熔点及其氢键复合物AmDn的相变温度下降。     

纳米管掺杂聚合物稳定蓝相液晶的电场响应性能

通过将不同尺寸的多壁碳纳米管(MWNTs)掺杂到聚合物稳定蓝相(PSBP)液晶中研究了体系的蓝相温度稳定性和电场响应性能。 小尺寸MWNTs的加入使PSBP电诱导反射波谱宽化的阈值电压显著降低。 MWNTs掺杂PSBP液晶光子晶体的电响应阈值场强降低至0.1 V/μm,在1.3 V/μm电场下反射光谱谱带宽度可从20 nm拓宽至310 nm。 该材料在反射型显示、可调滤光片等领域具有潜在应用价值。     

单取代侧链液晶聚炔的相结构

侧链液晶聚炔由于具有潜在的导电性能和液晶性能而得到越来越多的关注。本文综述了单取代侧链液晶聚炔主链的立体构型与构象及形成的柱状相结构、近晶相、溶致液晶相及外场中形成的相结构。旨在介绍主链构象、间隔基长度、液晶基元的结构和尾链长度等因素对其相结构的影响。     

一种离子型超分子液晶的合成及其液晶性研究

以对羟基联苯腈为原料,合成了N,N-二乙基-N-甲基-6-(4′-氰基联苯氧基)己基碘化铵(WQ),不具液晶性的WQ分别与聚丙烯酸钠和聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠在乙醇-水体系中通过自组装形成复合物,这些复合物表现出液晶性。通过DSC,POM和XRD对复合物的液晶性进行了研究。     

层状液晶乳液的相行为

层状液晶乳液的相行为;层状液晶(LLC);相转变温度;示差扫描量热法(DSC);小角X射线衍射(SAXD)