专利名称：垂直双基片制备自组装胶体晶体的方法
技术领域：
本发明涉及一种用单分散微球或二氧化硅微球制备三维有序胶体晶体的方法，特别是涉及一种利用垂直双基片法制备由单分散微球或二氧化硅微球组成的三维有序胶体晶体的方法。
背景技术：
单分散胶体微球体系在材料科学，化学和生物学中的应用已经成为胶体科学的一个重要目标。单分散微球自组织成胶体晶体不仅使人们能够得到具有周期性长程介观有序结构，而且能够得到有应用价值的功能性结构材料。胶体微球形成的有序组装可作为在成像过程中的光学微棱镜；可作为蒸镀或反应型离子刻蚀构造微米或纳米结构有序组装的物理模板；还可作为用于软光刻技术中弹性印章图案化的模板结构。目前，单分散微球制成的三维有序胶体晶体是单分散微球在光电材料等新型工业材料方面应用的一个重要方向。通常由单分散聚合物微球或二氧化硅微球制成的三维有序胶体晶体因其三维有序结构而具有的光学衍射和光带隙性质，因此它们是制造光滤光器、转换器、生物和化学传感器以及光子晶体或其它光学和电光器件的衍射元件的基础材料。同时，它们可作为构造有序大孔材料和高强度陶瓷的模板材料。而调控单分散聚合物微球或二氧化硅微球在制备三维有序胶体晶体时的制备条件是制备胶体晶体中重要的环节。重力场沉积、物理限制下的自组装、电泳沉积等方法通常用来制备胶体晶体。美国专利4,803,688公开了一种利用静置沉积法制备胶体晶体的方法，美国专利5,139,611也利用相似的方法来制备胶体晶体，但是要求外界无干扰。美国专利6,123,845和6,325,957也公开了制备胶体晶体的相应方法，只是制备过程较为烦琐或需要较特殊的装置。同时在实际的应用中，表面有序图案化是制备相关实际器件中所需要的，因而胶体晶体在实际器件应用中还需要被构造各种不同有序微结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用垂直双基片法由单分散聚合物微球或二氧化硅微球来制备三维有序胶体晶体的方法，同时提供一种利用垂直双基片法来制备表面图案化三维有序胶体晶体的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现的本发明用无皂乳液聚合制备的表面功能化单分散交联聚合物微球和沉淀法制备的单分散二氧化硅微球，然后利用垂直双基片法在两个基片间制备由单分散聚合物微球或二氧化硅微球组成的三维有序胶体晶体。
本发明所述的方法包括两个步骤1.单分散交联聚合物微球的制备以蒸馏水为分散介质，在每100ml蒸馏水中加入5-20克的苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯单体，并且加入单体质量0-20％的(甲基)丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、4-苯乙烯磺酸钠或乙烯苄基三甲基胺盐酸盐等功能单体，同时加入单体质量0-20％的4，4’-二甲基丙烯酰氧基-2，2’-二苯基丙烷或二乙烯基苯作为交联剂，单体质量0.1-2％的过硫酸钾、过硫酸铵或2，2’-二(2-甲基丙脒)二盐酸盐来引发聚合，单体质量0-5％的碳酸氢钠作为缓冲剂，一般的机械搅拌速度在100-400转/分范围内可调节，在60-85℃的水浴中进行无皂乳液共聚合反应，20小时后制得表面功能化的单分散交联聚合物微球，微球的尺寸为60到800纳米，在乳液中的质量含量为3-15％。
2.基片用98％浓硫酸与30％过氧化氢的混合溶液处理15分钟到24小时，两种溶液的用量体积比例通常是2∶8到4∶6，经过去离子水漂洗后在氮气或空气气氛下干燥。将处理过的两块基片相互靠近后(两块基片之间的距离为0.05-1毫米)垂直放入含有1-5毫升质量百分浓度为0.5--3％单分散交联聚合物微球乳液(低微球浓度用蒸馏水进行稀释得到)的容器中，然后在4℃-75℃下挥发，6小时-96小时后便可在两块基片中间得到由单分散交联聚合物微球组成的三维有序胶体晶体。
上述方法中，用垂直双基片法在两个基片间形成三维有序的胶体晶体。胶体晶体主要由60纳米到800纳米的单分散聚合物微球或二氧化硅微球制成。
上述方法中，垂直双基片法中的两个基片一般是玻璃片，硅片，石英片，聚二甲基硅氧烷基片，或者是其中两种基片的组合。
上述方法中，表面具有有序图案的三维有序的胶体晶体的制备一般用图案化的聚二甲基硅氧烷基片和另外的基片(玻璃片，硅片，石英片)组合得到。
上述方法中，以聚二甲基硅氧烷为基材的基片可以被制备成表面具有不同尺寸和形状图案的基片，从而可以得到表面具有不同图案的三维有序胶体晶体。将二甲基硅氧烷预聚体与固化剂按20∶1到5∶1(质量比)的比例混合均匀，真空脱气后灌进由两块硅片或硅片和表面图案化的光刻胶板组成的模具中，40℃到80℃固化8～10小时。冷却后将固化好的聚合物膜从硅片或光刻胶板上小心地揭下，从而得到表面平整的或表面图案化的聚二甲基硅氧烷基片，通常基片的厚度为50微米到1.5毫米。表面图案化的光刻胶板可以利用不同尺寸和形状的光掩板，通过光刻技术将光掩板上的图案复制到光刻胶板上，得到表面图案化的光刻胶板。(Y.N.Xia，E.Kim，X.M.Zhao，J.A.Rogers，M.Prentiss，G.M.Whitesides，Science1996，273，347.Y.N.Xia，G.M.Whitesides，Angew.Chem.Int.Ed.Engl.1998，37，550.)。
上述方法中，将处理过的两块基片相互靠近放置，距离为0.05--1毫米，垂直放入1毫升微球质量浓度为0.5--3％的二氧化硅微球乳液中(二氧化硅微球的制备方法参见W.Stber，A.Fink，J.ColloidInterface Sci.1968，26，62)，然后在4-75℃下挥发6-96小时后便可在两块基片中间得到由二氧化硅微球组成的三维有序胶体晶体。
上述方法中，垂直双基片法中的两个基片还可以是非平面的或管状的，比如把纤维棒插入做成管形的基片中，然后放入含有聚合物微球或二氧化硅微球的乳液中，形成胶体晶体。管形基片可以是玻璃或石英，也可以是聚合物，他们的直径可以在1微米到1毫米范围内可变。
在本发明中，利用简单有效的垂直双基片法在两个基片之间制备的三维有序的胶体晶体以及表面具有有序图案的胶体晶体，由不同粒径纳米微球制备的胶体晶体具有不同的紫外吸收峰，通过多层胶体晶体的叠加，可以形成具有多个紫外吸收峰的组合胶体晶体；进一步，通过对组合胶体晶体中某一层胶体晶体平面方向的旋转，可以使组合胶体晶体的相对应的紫外吸收峰位置发生变化，从而可以使本发明所述的胶体晶体广泛地应用于三维有序多孔材料和光子晶体的制备以及光开关或光过滤器等方面。
图1垂直双基片制备自组装胶体晶体示意图；图2(a)表面为微米级宽直线沟槽排列的三维有序胶体晶体示意图；图2(b)图2(a)示意图其局部放大图；图3纤维和玻璃或聚合物管内壁之间的胶体晶体扫描电镜图；图4用188纳米的聚合物微球组成三维有序胶体晶体的紫外吸收图；图5用220纳米聚合物微球组成三维有序胶体晶体的紫外吸收图；图6用238纳米的聚合物微球组成三维有序胶体晶体的紫外吸收图；图7用270纳米的聚合物微球组成三维有序胶体晶体的紫外吸收图；图8分别用188纳米，220纳米聚合物微球组成三维有序胶体晶体组合的紫外吸收图；
图9分别用188纳米，220纳米和238纳米聚合物微球组成三维有序胶体晶体组合的紫外吸收图；图10分别用188纳米，220纳米和238纳米聚合物微球组成三维有序胶体晶体组合的紫外吸收图，其中220纳米三维有序胶体晶体的两片转动20度；图11图9所对应的胶体晶体的叠加示意图；图12图10所对应的胶体晶体的叠加示意图，其中间层的胶体晶体平面相对于叠加平面旋转20度；图11为制备的多个胶体晶体叠加的结构示意图(对应实施例13)1，2，3是石英片；4是188纳米微球形成的三维胶体晶体；5是220纳米微球形成的三维胶体晶体；6是238纳米微球形成的三维胶体晶体。
图12为制备的多个胶体晶体叠加的结构示意图(对应实施例14)1，2，3是石英片；4是188纳米微球形成的三维胶体晶体；5是220纳米微球形成的三维胶体晶体；6是238纳米微球形成的三维胶体晶体。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步的阐述，而不是要以此对本发明进行限制。
实施例1在氮气保护下，以100毫升的蒸馏水为分散介质，将10克苯乙烯，0.5克的4，4’-二甲基丙烯酰氧基-2，2’-二苯基丙烷，1.2克的(甲基)丙烯酸和0.08克过硫酸钾或过硫酸铵，0.24克的碳酸氢钠，加入装有机械搅拌器和回流冷凝管的反应器中，机械搅拌速度在300转/分。在70℃的水浴中进行无皂乳液聚合反应，此处不需加入任何的表面活性剂和分散剂，反应24小时后得到稳定乳白色单分散交联聚苯乙烯微球的乳液，微球的直径为220纳米，聚苯乙烯微球的乳液固含量为5.0％(质量百分比)。
玻璃片和石英片用体积比为3∶7的98％浓硫酸与30％过氧化氢的混合溶液处理，经过去离子水漂洗后在氮气或空气气氛下干燥。将处理过的两块基片(玻璃片，石英片)相互靠近后(两块基片之间的距离为0.05毫米)垂直放入含有1毫升，聚合物微球的浓度为2％(质量百分比)的单分散交联聚合物微球的乳液的容器中，然后在40℃下挥发，12小时后便可得到在两块基片中间由单分散交联聚合物微球组成的三维有序的胶体晶体。其工艺路线如附图1所示。
实施例2
1.单分散交联聚合物微球的制备和基片(玻璃片，硅片，石英片)处理如实施例1所述。
2.聚二甲基硅氧烷基片的制备，将二甲基硅氧烷预聚体与固化剂按10∶1(质量比，)比例混合均匀，真空脱气后灌进硅片模具中，60℃固化10h。冷却后将固化好聚合物膜从硅片上小心地揭下，得到表面平整的聚二甲基硅氧烷基片，基片的厚度为1.0毫米。
3.聚二甲基硅氧烷基片分别用氯仿和无水乙醇进行超声处理1分钟后，经过无水乙醇漂洗后在氮气吹干。将一块处理过的基片(玻璃片、硅片、或石英片)和一块聚二甲基硅氧烷基片靠近后(两块基片之间的距离为0.1毫米)垂直放入含有1毫升，聚合物微球的浓度为3％(质量百分比)的单分散交联聚合物微球的乳液的容器中，然后在40℃下挥发，12小时后便可在两块基片中间得到由单分散交联聚合物微球组成的三维有序的胶体晶体。除去聚二甲基硅氧烷基片，在玻璃片，硅片或石英片的基片上可得到表面平整的三维有序胶体晶体。
实施例31.单分散交联聚合物微球的制备和基片处理如实施例1所述。
2.表面的图案为微米级直径圆台四方排列的聚二甲基硅氧烷基片制备，将二甲基硅氧烷预聚体与固化剂按10∶1(质量比)比例混合均匀，脱气后，灌进有表面图案为微米级直径圆台四方排列光刻胶板模具中，60℃固化9h。冷却后将固化好聚合物膜从光刻胶板上小心地揭下，切掉四边无图案区域，得到表面图案皆为具有微米级直径圆台四方排列聚二甲基硅氧烷基片，圆台的高度为1.0微米。
3.将表面图案为微米级直径圆台四方排列的聚二甲基硅氧烷基片分别用氯仿和无水乙醇进行处理后，再将一块处理过的基片(玻璃片，硅片，石英片)和一块表面有微米级直径圆台四方排列图案的聚二甲基硅氧烷基片靠近后(两块基片之间的距离为0.05毫米)垂直放入含有1毫升，聚合物微球的浓度为1％(质量百分比)的单分散交联聚合物微球的乳液的容器中，然后在40℃下挥发，12小时后便可得到在两块基片中间由单分散交联聚合物微球组成的三维有序的胶体晶体除去聚二甲基硅氧烷基片，在玻璃片，硅片或石英片的基片上可得到表面为微米级孔图案的三维有序的胶体晶体。
实施例41.单分散交联聚合物微球的制备和基片处理如实施例1所述。
2.表面的图案为微米级宽直线沟槽排列的聚二甲基硅氧烷基片的制备，将二甲基硅氧烷预聚体与固化剂按10∶1(质量比)比例混合均匀，脱气后，灌进表面图案为微米级宽的直线沟槽排列的光刻胶板模具中，60℃固化8～10h。冷却后将固化好聚合物膜从光刻胶板上小心地揭下，切掉四边无图案区域，得到表面的图案皆为微米级宽直线沟槽排列的聚二甲基硅氧烷基片，槽的宽度为8微米，深度为1.2微米。
3.将表面的图案为微米级宽的直线沟槽排列的聚二甲基硅氧烷基片用氯仿和无水乙醇处理后，再将一块处理过的基片(玻璃片，硅片，石英片)和一块表面有微米级宽的直线沟槽排列图案的聚二甲基硅氧烷基片靠近后(两块基片之间的距离为0.1毫米)垂直放入含有1.0毫升，聚合物微球的浓度为1％(质量百分比)且微球直径为238纳米的聚合物微球的乳液的容器中，然后在40℃下挥发，12小时后便可得到在两块基片中间由单分散交联聚合物微球组成的三维有序胶体晶体。除去聚二甲基硅氧烷基片，在玻璃片，硅片或石英片的基片上可得到表面为微米级宽直线沟槽排列的三维有序胶体晶体，如附图2(a)及图2(b)所示。
实施例51.单分散交联聚合物微球的制备和基片处理以及胶体晶体制备如实施例1所述。
2.调节两块基片之间的距离为0.5毫米，把处理过的两块垂直放入含有2毫升，聚合物微球的浓度为3％(质量百分比)的单分散交联聚合物微球的乳液容器中，然后在60℃下挥发，8小时后便可在两块基片中间得到由单分散交联聚合物微球组成的三维有序胶体晶体。相比实施例1中胶体晶体，厚度有明显增加，但有序性没有变化，这样可以得到较厚的三维有序胶体晶体。
实施例61.单分散交联聚合物微球的制备和基片处理如实施例1所述。
2.把直径为180微米的玻璃纤维棒插入内径为600微米的玻璃或聚合物管中，然后垂直放入含有2毫升，聚合物微球的浓度为3％(质量百分比)的单分散交联聚合物微球的乳液容器中，在25℃下挥发，48小时后便可在纤维和玻璃或聚合物管内壁之间得到由单分散交联聚合物微球组成的三维有序胶体晶体，如附图3所示。
实施例7利用沉淀法制备的二氧化硅微球，利用离心，再分散和渗析等方法纯化。制备的二氧化硅微球的直径在100纳米到1微米，浓度为2.0％到10％(质量百分比)。基片的处理和三维胶体晶体制备过程如实施例1到实施例6所述。把处理过的两块基片(两块基片之间的距离为0.1毫米)垂直放入含有1毫升，浓度为2％(质量百分比)微球直径为400纳米的单分散二氧化硅微球乳液的容器中，然后在40℃下挥发，12小时后便可在两块基片中间得到由单分散二氧化硅微球组成具有不同表面结构的三维有序胶体晶体。
实施例8单分散交联聚合物微球的制备和石英或玻璃基片处理，以及胶体晶体制备如实施例1所述。188纳米的聚合物微球如实施例1所述制备，其具体工艺参数为在氮气保护下，以100毫升的蒸馏水为分散介质，将9.0克苯乙烯，0.5克的4，4’-二甲基丙烯酰氧基-2，2’-二苯基丙烷，1.0克的(甲基)丙烯酸和0.08克过硫酸钾或过硫酸铵，0.20克的碳酸氢钠，机械搅拌速度在300转/分。在70℃的水浴中进行无皂乳液聚合反应24小时。再利用188纳米的聚合物微球作为构筑单元来制备三维有序胶体晶体，由于三维有序胶体晶体的布拉格衍射(Xia，Y.N.；Gates，B.；Yin，Y.D.；Lu，Y.Adv.Mater.2000，12，693-713)，在420纳米处有明显的紫外吸收峰，如附图4所示。这样制备的三维有序胶体晶体就具有较好稳定性，比如可以重复填充水溶液和有机溶液，然后再干燥，胶体晶体的三维有序结构保持不被破坏，为胶体晶体的进一步应用提供了稳定的体系。同时它们也可以直接用于过滤420纳米器件或在420纳米处的光开关器件的制备。
实施例9单分散交联聚合物微球的制备和石英或玻璃基片处理，以及胶体晶体制备如实施例1所述。220纳米的聚合物微球如实施例1所述制备，再利用220纳米的聚合物微球作为构筑单元来制备三维有序胶体晶体，由于三维有序胶体晶体的布拉格衍射在516纳米处有明显的紫外吸收峰，如附图5所示。这样制备的三维有序胶体晶体就具有较好稳定性，比如可以重复填充水溶液和有机溶液，然后再干燥的过程，胶体晶体的三维有序结构保持不被破坏，为胶体晶体的进一步应用提供了稳定的体系。同时它们可以直接用于过滤516纳米器件或在516纳米处的光开关器件的制备。
实施例10单分散交联聚合物微球的制备和石英或玻璃基片处理，以及胶体晶体制备如实施例1所述。238纳米的聚合物微球如实施例1所述制备，其具体工艺参数为在氮气保护下，以100毫升的蒸馏水为分散介质，将9.0克苯乙烯，0.6克的4，4’-二甲基丙烯酰氧基-2，2’-二苯基丙烷，1.2克的(甲基)丙烯酸和0.08克过硫酸钾或过硫酸铵，0.24克的碳酸氢钠，机械搅拌速度在300转/分，在70℃的水浴中进行无皂乳液聚合反应24小时。再利用238纳米的聚合物微球作为构筑单元来制备三维有序胶体晶体，由于三维有序胶体晶体的布拉格衍射，在550纳米处有明显的紫外吸收峰(附图六)。这样制备的三维有序胶体晶体就具有较好稳定性，比如可以重复填充水溶液和有机溶液，然后再干燥的过程，胶体晶体的三维有序结构保持不被破坏，为胶体晶体的进一步应用提供了稳定的体系。同时它们可以直接用于过滤550纳米器件或在550纳米处的光开关器件的制备。
实施例11单分散交联聚合物微球的制备和石英或玻璃基片处理，以及胶体晶体制备如实施例1所述。270纳米的聚合物微球如实施例1所述制备，其具体工艺参数为在氮气保护下，以100毫升的蒸馏水为分散介质，将12克苯乙烯，0.6克的4，4’-二甲基丙烯酰氧基-2，2’-二苯基丙烷，0.8克的(甲基)丙烯酸和0.09克过硫酸钾或过硫酸铵，0.20克的碳酸氢钠，机械搅拌速度在300转/分，在70℃的水浴中进行无皂乳液聚合反应24小时。再利用270纳米的聚合物微球作为构筑单元来制备三维有序胶体晶体，由于三维有序胶体晶体的布拉格衍射，在629纳米处有明显的紫外吸收峰(附图七)。这样制备的三维有序胶体晶体就具有较好稳定性，比如可以重复填充水溶液和有机溶液，然后再干燥的过程，胶体晶体的三维有序结构保持不被破坏，为胶体晶体的进一步应用提供了稳定的体系。同时它们可以直接用于过滤629纳米器件或在629纳米处的光开关器件的制备。
实施例12单分散交联聚合物微球的制备和石英或玻璃基片处理，以及胶体晶体制备如实施例1所述。分别用188纳米和238纳米的聚合物微球来制备三维有序胶体晶体，胶体晶体两端的基片选择同种类基片。然后把基片和它们之间的三维有序胶体晶体组成的188纳米和238纳米两个胶体晶体体系叠加在一起形成组合胶体晶体。组合的胶体晶体在418纳米和550纳米处分别有明显的紫外吸收峰，如附图8所示。这样的系统具有较好的稳定性，可以直接用于同时过滤418纳米和550纳米的光过滤器件或同时在418纳米和550纳米处有光开关性质器件的制备。
实施例13单分散交联聚合物微球的制备和石英或玻璃基片处理，以及胶体晶体制备如实施例1所述。分别用188纳米，220纳米和238纳米的聚合物微球来制备三维有序胶体晶体，胶体晶体两端的基片选择同种类基片。然后把基片和它们之间的三维有序胶体晶体组成的188纳米、220纳米和238纳米三个胶体晶体体系叠加在一起形成组合胶体晶体，如附图11所示。组合的胶体晶体在418纳米、516纳米和550纳米处分别有明显的紫外吸收峰，如附图9所示。这样的系统具有较好的稳定性，可以直接用于同时过滤418纳米、516纳米和550纳米的器件或同时在418纳米，516纳米和550纳米处有光开关性质器件的制备。
实施例14单分散交联聚合物微球的制备和石英或玻璃基片处理，以及胶体晶体制备如实施例1所述。分别用188纳米，220纳米和238纳米的聚合物微球来制备三维有序胶体晶体，胶体晶体两端的基片选择同种类基片。然后把基片和它们之间的三维有序胶体晶体组成的188纳米、220纳米和238纳米三个胶体晶体体系叠加在一起形成组合胶体晶体，同时把由220纳米聚合物微球组成的三维有序胶体晶体的两基片沿组合平面转动20度，如附图12所示。这个系统在418纳米、480纳米和550纳米处分别有明显的紫外吸收峰，如附图10所示。这样的系统具有较好的稳定性，可以直接用于同时过滤418纳米、480纳米和550纳米的器件或同时在418纳米、480纳米和550纳米处有光开关性质器件的制备。同时我们可以调节不同的组合层数和角度，可以得到不同紫外吸收性质的光学系统，特别是可以得到在某一波段范围内的对光进行进调控的器件，在光过滤器和光开关的方面有重要意义。
权利要求
1.垂直双基片制备自组装胶体晶体的方法，包括单分散交联聚合物微球的制备和垂直双基片间胶体晶体的制备两个步骤，其特征在于(1)以水为分散介质，在每100ml水中加入5-20克的苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯单体，并且加入单体质量0-20％的(甲基)丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、4-苯乙烯磺酸钠或乙烯苄基三甲基胺盐酸盐功能单体，0-20％的4，4’-二甲基丙烯酰氧基-2，2’-二苯基丙烷或二乙烯基苯作为交联剂，0.1-2％的过硫酸钾、过硫酸铵或2，2’-二(2-甲基丙脒)二盐酸盐来引发聚合，0-5％的碳酸氢钠作为缓冲剂，一般的机械搅拌速度在100-400转/分范围内可调节，在60-85℃的水浴中进行无皂乳液共聚合反应，20小时后制得表面功能化的单分散交联聚合物微球，微球的尺寸为60到800纳米，在乳液中的质量百分含量为3-15％；(2)将处理过的两块基片相互靠近放置，距离为0.05--1毫米，垂直放入1-5毫升、微球质量浓度为0.5--3％的单分散交联聚合物微球乳液中，然后在4-75℃下挥发6-96小时后便可在两块基片中间得到由单分散交联聚合物微球组成的三维有序胶体晶体。
2.如权利要求1所述的垂直双基片制备自组装胶体晶体的方法，其特征在于将处理过的两块基片相互靠近放置，距离为0.05--1毫米，垂直放入1-5毫升、微球质量浓度为0.5--3％的二氧化硅微球乳液中，然后在4-75℃下挥发6-96小时后便可在两块基片中间得到由二氧化硅微球组成的三维有序胶体晶体。
3.如权利要求1或2所述的垂直双基片制备自组装胶体晶体的方法，其特征在于两个基片一般是玻璃片、硅片、石英片、聚二甲基硅氧烷基片，或者是其中两种基片的组合，基片可以做成平面、非平面或管状的。
4.如权利要求1或2所述的垂直双基片制备自组装胶体晶体的方法，其特征在于基片用98％浓硫酸与30％过氧化氢的混合溶液处理15分钟到24小时，两种溶液的用量体积比为2∶8-4∶6，经过去离子水漂洗后在氮气或空气气氛下干燥。
5.如权利要求1或2所述的垂直双基片制备自组装胶体晶体的方法，其特征在于双基片中的一个基片用表面具有图案的聚二甲基硅氧烷基片还可以制备出表面图案化的自组装胶体晶体。
6.如权利要求1或2所述的垂直双基片制备自组装胶体晶体的方法，其特征在于制备的多个胶体晶体可以叠加在一起，从而得到具有多个紫外吸收峰的组合胶体晶体。
7.如权利要求6所述的垂直双基片制备自组装胶体晶体的方法，其特征在于组合胶体晶体中某一组基片间胶体晶体相对叠加平面旋转某一角度可以实现紫外吸收峰位置的改变。
8.由权利要求1或2所述方法制备的自组装胶体晶体在用作三维有序多孔材料、光子晶体、纳米过滤器件和纳米光开关器件方面的应用。
9.由权利要求6所述方法制备的自组装胶体晶体在用作三维有序多孔材料、光子晶体、纳米过滤器件和纳米光开关器件方面的应用。
10.如权利要求7所述方法制备的自组装胶体晶体在用作三维有序多孔材料、光子晶体、纳米过滤器件和纳米光开关器件方面的应用。
全文摘要
本发明涉及用垂直双基片制备自组装胶体晶体的方法，包括聚合物微球和垂直双基片间胶体晶体制备两个步骤。在苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯单体的水溶液中加入功能单体、交联剂、引发剂、缓冲剂等，在100－400转/分速度搅拌下在60－85℃的水浴中进行无皂乳液共聚合反应，20小时后制得表面功能化的单分散交联聚合物微球，微球的尺寸为60到800纳米。将处理过的基片相互靠近放入1－5毫升、微球质量浓度为0.5－3％的单分散交联聚合物微球乳液中，在4－75℃下挥发6－96小时后便可在两块基片中间得到由单分散交联聚合物微球组成的三维有序胶体晶体。得到的胶体晶体在纳米过滤器件和纳米光开关器件等具有广泛的应用。
文档编号G02B5/22GK1483861SQ03127619
公开日2004年3月24日 申请日期2003年7月5日 优先权日2003年7月5日
发明者陈鑫, 杨柏, 陈志民, 陆广, 陈 鑫 申请人:吉林大学