基于金属有机骨架薄膜的蛋白石和反蛋白光子晶体传感器制备

• 作 者: 高丰誉
• 机 构: 厦门大学
• 出 处: 厦门大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 光子晶体 金属有机骨架薄膜 蛋白石 传感材料 光学性能

在自然界中，经过长期的进化，材料具有多组元、多层次尺度结构。人类利用人工合成的手段来构建这类材料并赋予这类材料所需的功能，这一直是一个富有挑战性的课题。　　光子晶体是具有周期性折射率排列的材料，蛋白石和反蛋白石光子晶体作为三维光子晶体，由于其本身结构能够与光发生相互作用，导致布拉格衍射，形成了光子带隙。蛋白石光子晶体通过微球自组装得到微球的有序性排列，反蛋白石光子晶体是以蛋白石光子晶体为模板得到相互贯穿的孔结构。由于光子晶体本身的光学特性使其成为理想的构建新型化学生物传感器的材料。另一方面，金属有机骨架材料是一种新型、制备过程简便、具有气体吸附功能的多孔性材料，金属有机骨架材料与蛋白石和反蛋白石光子晶体结合，将光子晶体表面功能化，构建了具有气体吸附功能的复合型材料。这种复合型材料由于金属有机骨架材料吸附气体导致折射率发生变化，影响光子带隙中心波长。目前，这种材料仍处于初步研究的阶段，还未得到实际应用，因此具有很大的研究价值。　　本文以光子晶体技术和金属有机骨架技术为平台，制备了六种基于金属有机骨架材料的光子晶体传感材料。结果表明:(1)制备的蛋白石和反蛋白石光子晶体具有较好的光学性能，与光相互作用展现出鲜明的色彩，它们的反射谱具有明显的反射峰，表征显示光子晶体具有良好的三维有序性。(2)在蛋白石和反蛋白石光子晶体结构表面生长金属有机骨架材料，光学和形貌表征表明了光子晶体上附着了一层均匀致密的金属有机骨架薄膜，光子晶体与薄膜之间具有良好的结合力，而这种复合材料仍然具有光子带隙性能。(3)设计了传感器性能的测试方案，并探讨其可行性，为之后的工作奠定基础。