【文章概述】

光子晶体(PCs)是由两种不同组分周期性排列并具有不同折射率的光子晶体，由于光子带隙对应的光的反射而产生的可见范围结构色(SCs)引起了人们的广泛关注。光子晶体的结构色能够在外部刺激下在空间中进行可逆控制和定位，广泛应用于非易失性和可重写的信息存储应用，新兴的传感器、显示器和模式加密。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，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。但是BCP合成方法较困难、效率低下，而每一种都在整个可见范围内提供精确并可追踪的结构色的PC墨水很少被报道。

【成果简介】

韩国延世大学Cheolmin Park团队开发了一种简单而可靠的系列BCP光子晶体墨水的合成途径，可以实现在整个可见光范围内简单调制结构色。本研究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，利用溶剂或非挥发性离子液体的优先溶胀导致薄膜的光子带隙红移，在液态和固态时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，允许在产品的表面上轻松开发BCP 结构色。该材料符合奇材馆理念，后续开发值得期待！

【图文导图】

图1 a) 通过PS-b-P2VP80和PS-b-P2VP230的两种BCP的二元混合来控制层状结构的示意图。

  b) 带有二元混合BCP PC薄膜的2D GISAXS 示意图。

c) 作为qz函数的二元混合BCP PC薄膜的散射强度图。

  d) 从(c)计算的层状结构的周期性作为两个BCP的混合比的函数。

e) PS-b-QP2VP80、PS-b-QP2VP80:230 (5:5) 和 PS-b-QP2VP230 的横截面明场TEM 图像。

图2  a）通过乙醇溶胀共混物的QP2VP结构域，二元共混BCP-PC可逆结构变化的示意图。

b）二元共混BCP-PC薄膜在乙醇中溶胀的照片，作为共混比的函数。

c）二元共混BCP-PC膜在乙醇中溶胀的紫外-可见光谱。

d） 二元混合BCP-PC薄膜最大反射波长值与PS-b-QP2VP230体积分数的函数关系。

图3 a) 由PVDF-TrFE-CFE与Li+TFSI−混合组成的离子凝胶层溶胀的二元混合BCP PC的示意图。

b) 用 Li+TFSI−溶胀的固态二元混合BCP PC薄膜的照片。

c) Li+TFSI-膨胀的固态二元混合BCP PC薄膜的照片，作为混合比的函数。

d) 各种散射强度与qz的关系。

e) 用Li+TFSI−膨胀的二元混合 BCP PC的层状结构的周期性，由（d）计算，作为两种 BCP 的混合比的函数。

  f) 用 Li+TFSI-溶胀的二元混合BCP PC薄膜最大反射处的波长值作为 PS-b-QP2VP230体积分数的函数。

  g) 固态PS-b-QP2VP80、PS-b-QP2VP80:230 (5:5)和PS-b-QP2VP230的横截面明场 TEM 图像。

图4  a) 通过大面积棒涂制备的二元混合 BCP PC 薄膜的照片。

b) PS-b-QP2VP80:230 (7:3)、(5:5)和(3:7)被乙醇溶胀的棒涂二元混合BCP PC 薄膜的照片。

 c) 通过喷嘴喷洒在基材上的二元混合BCP溶液的照片。

 d) 不同混合比例的 PS-b-QP2VP80:230 喷涂二元混合BCP PC薄膜的照片。

e) 带有图案掩膜的PS-b-QP2VP80:230(5:5)膜在乙醇溶胀前(上)和后(下)的喷涂照片。

f) 贻贝壳上带有图案掩膜的PS-b-QP2VP80:230(3:7)薄膜在乙醇暴露时的喷涂照片。

g-h) 微图案二元混合PS-b-QP2VP80k:230k(5:5)胶片的光学显微镜和照片。

图5 a) 由PS-b-QP2VP80:230 (1:9) (A)、(3:7) (B)和 (7:3)的三个二进制混合BCP PC产生的颜色混合的结构色加密示意图（C) 具有不同的结构色。

b） 当乙醇溶胀时，三层堆叠二元混合BCP PC膜的各种组合的照片。

c-i) AAA (c)、BBB (d）、CCC (e)、BCC (f)、ACC (g)、CAA (h)和ABC (i)的三层堆叠二元混合BCP PC薄膜的紫外可见光谱。

j) 由以3D颜色坐标绘制的三层堆叠BCP PC的组合产生的十种不同的结构色。

【奇材馆点评】

作者为我们展示了一种在全可见范围内促进1D BCP pc的结构色的便捷路径。两种高分子量和低分子量的层状BCP在溶液中共混，即可得到多种面内层状交替的一维BCP pc。经结果验证，二元BCP共混pc适用于各种溶液工艺，如自旋、喷涂和条形涂层，在不同的基底上大面积形成薄、均匀、可图案化的结构色。同时具有有效的反射模式加密，对于需要超薄、机械灵活性和可皮肤补丁性能的新兴视觉加密技术来说具有潜在的用途。

【论文信息】

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