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2021-08-19
颗粒在线讯：具有不同折射率的周期性排列的两种不同成分组成的光子晶体(PC)，由于对应于光子带隙的光反射产生了可见光范围结构色(SC)，因此引起了极大的关注。由于PC的SC能够在外部刺激下被可逆地控制和定位在空间中，因此PC已广泛用于新兴传感器、显示器和模式加密的非易失性和可重写信息存储应用。其中，由自组装嵌段共聚物(BCP) PC产生的SCs是一个极具吸引力的方向，因为在各种刺激下，组成BCP域的微观结构和介电常数都会发生容易和可逆的改变。然而，由于BCP合成方法较困难、效率低下，PC墨水（每一种都在整个可见范围内提供精确并可追踪的SC）很少被报道。
鉴于此，韩国延世大学Cheolmin Park团队提出了一种开发一系列BCP光子晶体墨水的简单而可靠的途径，能够在整个可见光范围内方便地调制SC。主要涉及两种不同分子量的层状BCP的溶液混合。通过控制两种BCP的混合比例，可以开发出具有交替面内层状的1D BCP PC薄膜，其周期性从≈46到≈91nm线性变化。随后用溶剂或非挥发性离子液体优先溶胀一种类型的薄片会导致薄膜的光子带隙红移，在液态和固态时从而产生与两种混合薄膜的原始纳米结构相关的全可见光范围。溶液混合二元溶液的BCP PC调色板可方便地用于各种涂层工艺，允许在目标表面上轻松开发BCP SC。此外，全彩SC绘画是通过透明PC墨水实现的，有助于低功耗模式加密。相关研究成果以题为“Photonic Crystal Palette of Binary Block Copolymer Blends for Full Visible Structural Color Encryption”发表在《Advanced Functional Materials》上。
文章亮点：
1、两种具有高分子量和低分子量的层状BCP的溶液共混产生了具有交替面内层状的各种1D BCP PC，混合具有不同分子量的两种 BCP 成功地用混合比控制了混合膜的周期性，其中层状周期性从≈46到≈91 nm作为共混物的函数精确变化比率。连续溶胀和消溶胀循环后最大反射率处的波长很少改变，这证实了该文PC薄膜的可重复性。
2、对二元BCP混合PC的结构和光学性质的系统研究表明，在BCP PC的QP2VP域与 EtOH或非挥发性离子液体 Li+ TFSI-优先溶胀后，成功开发了全可见光范围的SC。
3、该文二元BCP混合解决方案适用于各种基于溶液的薄膜工艺，例如喷涂、棒涂和旋涂，允许在具有不同几何形状和拓扑结构的目标表面上开发均匀的PC薄膜。
4、高效的反射模式模式加密不仅通过该文的二元BCP混合膜的多次堆叠得到证明，而且通过使用二元BCP混合解决方案的调色板进行手绘得到证明。
图 1. 混合薄膜面内层状结构及调控
图 2. 不同薄膜工艺制备的混合薄膜结构色
图 3. 不同混合比例的二元BCP PC油墨的图案加密
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