北大杨槐传授团队AFM：正在功效性光子晶体涂层范畴获得新希望

光子晶体是一种具有周期性纳米布局的新质料，当质料周期性尺寸与可见光波长相似时，光子晶体可以或许选择性放射特定波长的可见光，也被称为光子带隙，从而出现出灿艳的颜色。胆甾相液晶具有螺旋自组装布局，可以或许将入射光剖析为左旋和右旋的圆偏振光，并反射与胆甾相液晶螺旋偏向雷同的圆偏振光，透过另一旋向的圆偏振光。这一特性使胆甾相液晶成为最有潜力的光子晶体质料之一。

通过光子晶体制备的刺激相应性涂层有望实现信息加密与存储和防伪等功效，在新型光子晶体质料研究范畴具有紧张代价。克日，北京大学杨槐传授团队通过将水凝胶质料中应用遍及的离子键引入到了胆甾相液晶高分子体系，将共价键构建的永远性图案与离子键构建的动态图案集成到了统一涂层中。这种新型光子晶体涂层有望在信息存储和防伪等方面展示出应用潜力。

该研究中利用的分子布局如图1所示，通过苯甲酸二聚体构建了氢键液晶体系，此中小分子苯甲酸可以或许提供氢键的同时，低落液晶相温域。可聚合的荧光分子可以或许与液晶高分子网络共价键合，幸免了荧光分子的泄漏，进步了质料的稳健性。

图1 该研究利用的单体分子布局

通过碱溶液处置惩罚氢键液晶高分子，使其具备吸湿性，出现出湿度相应变色特性，其变色范畴笼罩整个可见光波段。同时，因为水分子渗透造成的基体极性改变，该涂层展示出湿度相应性荧光变色。使用钙离子与羧酸根络合，可以或许使基体的吸湿性消逝。是以，通过局部的钙离子处置惩罚，可以或许使涂层在差别湿度下出现出特定图案，该图案既能通过可见光观看到，也能在紫外光照耀下展现。使用这一特点，研究者提出了制备简单防伪标签的思绪。如图2所示，该防伪标签在正常状态下出现匀称的可见光颜色和荧光。在吹气频频后，因为湿度改变，涂层外貌展现出明显的可见光和荧光图案。在水分蒸发后，涂层又能复兴到初始状态。

图2 （a）（b）涂层的反射峰与荧光放射峰在离子交联前后的相应特性；（c）（d）图案化的光子晶体涂层；（e）-（g）防伪标签的设计与实物图

在进一步研究中发觉，该胆甾相液晶小分子体系具有热相应变色特性。在35-70°C的温度区间可以或许对应出现黄色到蓝色的可逆改变，对应的光子带隙可以或许移动125nm，如图3所示。通过在某一温度下举行局部聚合，再转变温度，对其他地区施加紫外光聚合，可以或许得到具有永远性图案的胆甾相液晶高分子。同时，因为二次聚合历程中液晶单体的迁徙，该涂层出现永远的荧光图案。在这一底子上，通过局部钙离子交联的要领，乐成制备了具有永远性图案和动态图案的新型光子晶体涂层。该涂层可以或许在无迫害的情况湿度调控下产生明显的可逆改变，在防伪器件和信息存储等方面具有应用潜力。

图3胆甾相液晶小分子体系的热相应变色与分步聚合的图案构建要领

图4 具有永远性图案和动态图案的光子晶体涂层

这一事情在线颁发在国际顶尖质料学期刊《Advanced Functional Materials》，北京大学兰若尘博士和王茜博士为该事情的配合第一作者，北京大学杨槐传授是该事情的唯一通讯作者。

http://doi.org/10.1002/adfm.202106419

泉源：高分子科学前沿

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