电响应光子晶体（ERPCs）能够根据电场调整其结构颜色，是有前途的下一代智能光学材料。然而，传统的ERPCs的色彩饱和度和稳定性较差，极大地限制了它们的实际应用。为了解决上述问题，广东工业大学杨东朋副教授与国科大杭州高等研究院黄少铭教授报道了一种新型ZnS-silica/DEG ERPC光子晶体，将具有高折射率的ZnS-silica核壳粒子直接非紧密组装到具有低介电常数的二乙二醇(DEG)。与传统的ERPCs相比，制备的 ERPCs 具有：1)明亮的结构颜色和宽光子带隙；2)在电压下良好的稳定性，至少提高了两个数量级。这项工作为设计和制造先进的ERPCs提供了新的见解，并将促进其在低功耗显示、防伪和光学器件中的实际应用。

  该ERPCs的上述性能可归因于大折射率对比度、溶剂化排斥力和低介电常数。ZnS-silica颗粒和DEG之间的大折射率对比度赋予了新型ERPCs高反射率、宽光子带隙和高色彩饱和度的优点；ZnS-Silica颗粒之间的众多氢键所导致的强烈排斥和DEG的低介电常数增强了颗粒之间的静电排斥，两个因素相结合赋予了新型ERPCs优异的电压稳定性(> 400分钟)，远大于传统ERPCs (5-40分钟)。

图2: ZnS-silica/DEG ERPC的制备和表征

图5: ZnS-silica/DEG ERPC良好的稳定性

  综上所述，基于折射率对比度(Δn)和增强的静电排斥和额外的溶剂化排斥力，报道了一种具有高色彩饱和度和良好稳定性的新型电响应光子晶体(ERPC)。通过合成尺寸均匀的ZnS-silica核壳颗粒，然后将这些ZnS-silica核壳颗粒与溶剂DEG通过蒸发浓缩的方法来制备出ZnS-silica/DEG ERPC。ZnS-silica/DEG ERPC具有三个明显的有点：1)高反射率、宽光子带隙和高色彩饱和度，归因于ZnS-silica颗粒和DEG之间的大折射率对比度；2)在不同电压下的鲜艳色彩，比传统ERPCs的色彩饱和度高；3)在高电压下的稳定性非常优秀(> 400分钟)，远好于常规ERPCs的稳定性(5-40分钟)。良好的稳定性可以归因于溶剂化排斥力和低介电常数，溶剂化排斥力是由于ZnS-Silica颗粒之间的众多氢键所导致的强烈排斥，而DEG的低介电常数增强了颗粒之间的静电排斥，两者结合造就了ZnS-silica/DEG ERPC优异的电压稳定性。这些研究将促进ERPCs在节能显示、绿色印刷和信息加密等中的实际应用。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.02.137