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L-精氨酸稳定的二氧化硅纳米粒子在蒸发胶体晶体组装过程中的自适应形貌熟化与粒子间桥接
摘要： 在胶体晶体薄膜的蒸发自组装过程中，球形L-精氨酸稳定的二氧化硅胶体通过形成晶面并与最近邻颗粒建立桥接结构，适应不同的密堆积几何构型。我们系统研究了直径37纳米和138纳米胶体在蒸发组装过程中的形貌变化，并与未添加L-精氨酸制备的65纳米St?ber二氧化硅胶体进行对比。胶体晶体薄膜分别由水透析或L-精氨酸透析的颗粒生长而成，且在胶体薄膜生长过程中向溶液添加了四乙氧基硅烷（TEOS）和/或L-精氨酸。固态29Si核磁共振谱显示，在L-精氨酸溶液中由二氧化硅晶种生长的胶体含有L-精氨酸和未完全缩合的二氧化硅成分。这些胶体在组装过程中特别容易发生化学熟化，其形成的晶面形状反映了胶体晶体薄膜的堆积对称性。添加L-精氨酸和TEOS通过催化二氧化硅水解和氧联反应、以及为溶液补充二氧化硅来源，加速了这些形貌变化。该化学方法为构建由非球形二氧化硅构筑单元组成的单组分及二元胶体晶体提供了途径。
关键词： 蒸发自组装、胶体、二氧化硅纳米粒子、胶体晶体、L-精氨酸
更新于2025-09-23 15:23:52
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X射线辐射发光晶体胶体阵列的动态发射调控：光学阻带与顺序福斯特共振能量转移的耦合
摘要： 与可见光相比，X射线辐射在组织中散射更弱且穿透深度更大，由此催生了利用纳米粒子X射线发光的新型医学成像技术。该领域应用的大多数纳米粒子含有高原子序数金属，存在潜在毒性。本文提出一种通用策略：通过精心选择供体/受体配对及多重连续的福斯特共振能量转移（FRET），制备可定制发射可见光谱任意波段的全有机X射线辐射发光胶体平台。研究展示了三种掺杂蒽（作为闪烁分子"泵浦"后续FRET染料对）的≈100纳米粒子，其发射波长覆盖≈400纳米至700纳米以上。这些粒子能自组装成晶体胶体阵列，并可通过将观测到的截止波长与染料发射耦合来动态调节辐射发光。
关键词： 蒽，福斯特共振能量转移，光子晶体，X射线辐射发光，胶体晶体
更新于2025-09-23 15:21:21
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光子球作为结构色颜料的特性光学表征
摘要： 光子球是一种球形胶体晶体。由于能呈现鲜艳的结构色，人们多次尝试将其作为结构色颜料应用。然而光子球的光学特性较为复杂——根据组成胶体粒子的尺寸不同，其显色机制可能涉及不同的晶面。本文报道了由220至500纳米二氧化硅颗粒构成的光子球对比研究：首先分析近背散射几何条件下获取的反射光谱，证实不同晶面的布拉格衍射会引发多个光谱峰；其次通过实验测定反射角依赖性并采用适当模型进行理论分析。这些分析与平面胶体晶体的对比表明，球形结构对光子球微弱虹彩效应起关键作用。最后我们讨论了通过掺入小尺寸吸光颗粒增强颜色饱和度的方法，同时分析了定向照明与环境光照条件下光子球的虹彩现象。
关键词： 结构色、光子球、虹彩现象、胶体晶体、布拉格衍射
更新于2025-09-23 15:21:01
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活性约束下的自组装二元光子晶体及其光捕获
摘要： 首次提出在主动限域条件下实现带相反电荷的胶体椭球与球体的自组装，以构建长程有序光子晶体。与传统被动限域相比，主动限域的特征在于边界具有可移动性。我们的布朗动力学模拟表明：当双边界同步周期性振荡时，在强限域条件下可获得类似准二维胶体晶体的动态稳态结构。通过调节两类粒子的电荷比可控制面内结构。这些动态稳态结构借助受限粒子增强的迁移率，由最小静电能决定——这种状态在平衡态中无法实现。数值模拟证实：光可完美局域于该介电二元光子层中且无任何辐射泄漏，对应具有发散寿命和超锐光谱特征的典型光学束缚态。鉴于该光子层几何结构的可调控性，所捕获的光场或可用于增强光-物质相互作用。此外对于较厚层体系，主动限域会自发形成逐层有序结构，而被动限域则无法产生全局有序。结果表明边界运动可成为影响自组装结构与功能的重要因素。
关键词： 胶体晶体、光捕获、主动限制、光子晶体、自组装
更新于2025-09-23 15:19:57
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彻底去离子分散体系中聚甲基丙烯酸甲酯球体胶体晶体的相图
摘要： 对彻底去离子水体系中聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球（直径100至300纳米）胶体晶体的相图进行了精确测定。当体积分数浓度约0.1时，随着微球尺寸增大，强烈的虹彩颜色从蓝相渐变为红相并呈现金属光泽。而在体积分数低至0.0005至0.001的浓度区间，特别是对于小于200纳米的PMMA微球，肉眼即可观察到大型单晶结构。所有测试PMMA微球的熔融（或结晶）临界浓度?c极低，体积分数范围仅0.00025至0.00060。该?c值对胶体微球种类（聚苯乙烯、二氧化硅及含氟微球）和尺寸（90~300纳米）均不敏感。采用离子交换树脂共存的去离子分散体系的?c值最低，无树脂体系则高出十倍。氯化钠的添加会急剧提升?c值。决定?c值的关键因素是胶体微球周围双电层厚度的延展程度。
关键词： 熔融临界浓度，相图，胶体晶体，去离子分散液，聚甲基丙烯酸甲酯球体
更新于2025-09-10 09:29:36
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具有全可见光谱可调结构色的胶体聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)核/壳光子晶体的自组装
摘要： 本研究采用共聚物乳液法合成了由聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)[Poly(St-MMA-AA)]组成的胶体单分散核/壳微球。利用聚合物复合微球通过自然沉降法成功制备了胶体光子晶体(CPhC)薄膜。合成的聚合物复合微球具有均匀良好的形貌。所得CPhC彩色薄膜因三维CPhC纳米结构而呈现出鲜明的结构色。根据布拉格定律，通过控制晶体的填充因子和微球直径，可调节全可见光谱范围内的结构色。此外，在标准比色系统下测量了Poly(St-MMA-AA) CPhC薄膜的结构色。本研究展示了一种制备可调谐结构色的方法，适用于多种应用场景。
关键词： 光子晶体、聚合物微球、结构色、胶体晶体、自组装
更新于2025-09-10 09:29:36
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用于增强二茂铁电致变色性能的仿生SiO2@Fc(COCH3)2核壳纳米结构
摘要： 尽管通过制备多孔材料已提升了电致变色材料（ECMs）的性能，但材料孔隙率对这种增强效果的影响仍不明确。本研究报道了一种基于准非晶态与有序阵列SiO2@Fc(COCH3)2的新型可调孔层级ECMs。通过调节Fc(COCH3)2浓度和自组装温度，制备出具有不同孔隙体系的ECMs。扫描电子显微镜（SEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）及EDX元素分布图证实了SiO2@Fc(COCH3)2纳米球体的组成与核壳结构。研究显示：准非晶多孔SiO2@Fc(COCH3)2薄膜的氧化还原峰电流密度显著低于有序多孔薄膜但高于致密Fc(COCH3)2薄膜；在550 nm波长处，其透光率变化为19%，而有序多孔薄膜达35%；该准非晶多孔薄膜的着色/褪色时间分别为17.1秒和4.5秒，有序多孔薄膜则仅为16.5秒和3.5秒。通过有限元法数值求解得出：有序多孔SiO2@Fc(COCH3)2薄膜孔隙率为0.26，准非晶薄膜孔隙率更大（0.31～0.41）。本研究首次将二茂铁衍生物与胶体晶体多孔结构结合，开创了绿色、简易且高效的新型电致变色工艺。
关键词： 电致变色、可调孔隙率、胶体晶体、二茂铁衍生物、核壳结构
更新于2025-09-09 09:28:46
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通过小角X射线散射(SAXS)研究NaYF<sub>4</sub>上转换纳米晶体的胶体晶体
摘要： 观察到平均半径约为5纳米和11纳米的球形NaYF4上转换纳米晶体能够形成胶体晶体，即具有长程有序性的三维粒子组装体。较大粒子的胶体晶体在甲苯分散液于室温下静置数周后直接形成；较小粒子则需在正己烷分散液中经高温缓慢干燥才会结晶。通过小角X射线散射(SAXS)研究了胶体晶体的形成过程与结构。SAXS测量显示：较小和较大粒子分别组装成面心立方晶格，其晶胞参数分别为a=18.7纳米和a=35.5纳米。数据还表明胶体晶体中的粒子表面仍覆盖着油酸层——通过对比胶体晶体的晶胞尺寸与纳米晶体的平均粒径，测得该油酸层厚度为1.5-1.8纳米。后者是依据稀纳米晶体胶体分散液的SAXS数据中清晰振荡峰精确测定粒径后获得的。
关键词： 上转换、胶体晶体、纳米晶体、小角X射线散射
更新于2025-09-09 09:28:46