银溶胶掺杂调控光子晶体结构色及反射率

杜沈璇，冯立苗，毛越，张慧姣，黎梅，于博荣

(河北师范大学化学与材料科学学院，河北石家庄 050025)

1 引言

色彩，不论在自然界还是在人们的衣食住行中都扮演着不可或缺的角色。它不单为我们提供了美轮美奂的视觉盛宴，还是人类文化发展的重要媒介之一[1]。我们目之所及的颜色主要归为色素生色和结构生色两类[2-3]。色素色是由色素分子选择性吸收和反射特定波长的光产生，其生色原理基于电子在分子轨道的跃迁[4]。结构色是由光与精细微结构相互反应产生，具有方向性，其生色效应基于薄膜干涉、体表面亚显微结构或小颗粒与特定波长光产生的衍射和选择性散射[5]。因为结构色绚丽的虹彩效果、环保、高饱和度、永不褪色等特点，逐渐成为研究热点。随着人们对生物界结构色形成机理的深入研究，制备出了仿生结构色的周期性纳米结构材料，如光子晶体。

光子晶体是拥有光子带隙的人造周期性介质结构，其有序的周期性构架可使折射率周期性变化，对特定波段的光子产生禁阻后进行反射，从而在视觉感官上呈现出结构色[6]。通过“自下而上”的方法将聚苯乙烯和SiO2乳胶球自组装成周期阵列是人造三维晶态光子晶体结构最常用的方法[5]。聚合物胶体微球虽在水中有良好的单分散性和均一性，但其制备的光子晶体仍存在一些问题，如因表面裂纹和不相干散射光的干扰导致的晶体质量差和结构色暗淡，极大地限制了光子晶体在颜色领域的应用[7]。……