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广工杨东朋/黄少铭教授团队 ACS AMI:用于双模调控荧光和多级防伪的力致变色和溶剂致变色荧光光子晶体
2024-01-22  来源:高分子科技

  光子晶体(PCs)的光子带隙(PBGs)可以改变光的传播速度和光学态密度(DOS),因而是调控染料荧光的理想候选材料。目前所报道的荧光光子晶体(FPC)可分为三类。第一类是基于PC-荧光层(量子点、染料、上转换纳米颗粒和有机金属配合物)双层结构的FPC。当FPC的PBG和荧光波长重叠时,荧光得到显著增强。第二类是将荧光团封装在PC晶格中的FPC。当反射和荧光波长重叠时,荧光团的荧光被抑制。第三类是构建基于PC-荧光层-PC三层结构的FPC。这种结构特别适用于具有双波长发光特性荧光团。然而,传统FPC具有1)固定微纳结构,导致其难以动态调节荧光发射性质;2)染料在溶剂中易释放等问题,严重限制了其应用范围。因此,制备具有可动态调控荧光、在溶剂中无染料释放、荧光和结构色颜色明亮且稳定性好的FPCs仍是一项巨大的挑战。


  广东工业大学杨东朋/黄少铭教授团队首先通过结合点击化学和共水解工艺制备了罗丹明-二氧化硅颗粒,随后将罗丹明-二氧化硅颗粒在聚(乙二醇)苯基醚丙烯酸酯中自组装,结合光聚合策略,制备出具有非紧密堆积结构、力/溶剂响应特性、溶剂中无染料释放及稳定性优异的FPCs。在拉伸或溶胀过程中,当PBG及其蓝带边分别与荧光峰位重叠时,作者实现了对FPC光致发光(PL)的高效抑制(37%,6.8%的拉伸应变)和增强(150%,8分钟的溶胀时间)。与拉伸相比,溶胀对PL的调节更加有效。这些特性得益于对FPC成分、化学键、非紧密堆积的微/纳米结构和溶胀溶剂的合理设计和组合。此外,作者还发展了基于FPC信息防伪体系,显示出其在多级防伪、光学设备、无线传感器等方面的潜在应用。


图1 FPCs的微/纳米结构、功能和应用示意图 


图2 FPCs的制备和表征


图3 通过拉伸FPCs对PL和结构色的动态调节


图4 通过溶胀FPCs对PL和结构色的动态调节


图5 防伪应用


  该工作以“Mechanochromic and Solvomechanochromic Fluorescent Photonic Crystals for Dual-Mode Modulating Fluorescence and Multilevel Anticounterfeiting”为题发表于ACS Applied Materials & Interfaces (2024, 16, 2740?2750),广东工业大学材料与能源学院硕士生刘军福为论文的第一作者,杨东朋博士和黄少铭教授为本论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金及广州市基金的支持。


  论文链接:https://doi.org/10.1021/acsami.3c15120


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., Adv. Colloid Interface Sci., Mater. Horiz., Chem. Eng. J., J. Colloid Interface Sci., 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40余篇,获得授权国家发明专利3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。



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400余篇论文, 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。 

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(责任编辑:xu)
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