基于原位聚合和聚合物特性的特殊微纳有序结构的制造与演化

微纳有序结构在光子调控、仿生减反射和新一代隐身技术等方面具有重要应用前景。本项目主要是基于聚合反应和聚合物特性等化学原理设计并建立系列方法，在高效构造具有特殊对称性和多级有序性的微纳结构及进一步实现这些微纳结构的演化与集成等方面开展基础研究，主要内容包括：利用旋涂方法制备具有环境响应性质的聚合物杂化一维光子晶体；进一步通过模板化原位聚合和原位降解等化学反应对其结构进行加工，实现多级和多维集成；通过与衬底的共价键合建立微纳有序表面接枝聚合方法，实现响应性高分子在微纳结构上的定位组装与功能调控；将原位聚合与软光刻结合，发展一套构造金属微纳阵列结构的有效方法；发展一种制备不对称微纳有序阵列的简便方法，利用高分子材料的特殊性质和原位化学反应实现有序微纳结构对称性的演化，构筑新型特殊微纳有序结构。

微纳有序结构在光子调控、仿生减反射和新一代隐身技术等方面具有重要应用前景。本项目主要基于聚合反应和聚合物特性等化学原理设计并建立系列方法，在高效构造具特殊对称性和多级有序性的微纳结构及实现微纳结构的演化与集成等方面开展研究，主要内容包括：利用旋涂方法制备具有环境响应性质的聚合物杂化一维光子晶体；进一步通过模板化原位聚合和原位降解等化学反应对其结构进行加工，实现多级和多维集成；通过与衬底的共价键合建立微纳有序表面接枝聚合方法，实现响应性高分子在微纳结构上的定位组装与功能调控；将原位聚合与软光刻结合，发展构造金属微纳阵列结构的有效方法；发展制备不对称微纳有序阵列的简便方法，利用高分子材料的特殊性质和原位化学反应实现有序微纳结构对称性的演化，构筑新型特殊微纳有序结构。.该项目取得的主要研究进展如下：.（1）利用聚合物材料与金属和无机非金属材料的互补性构筑了一系列二维有序微纳结构。主要包括：具有月牙形貌的贵金属二维纳米阵列，金盘、金环、金月牙二维微纳阵列，均具有等离子体性质；构筑了基元为非球对称和单向浸润 “两面神”的二维有序微纳阵列，其在微流体孔道中的集成制备了微流体体系单向阀门器件；构筑了银纳米孔阵列及全色显示的等离子体颜色图案，具有高灵敏度和高分辨率的LSPR传感。.（2）通过在交替层中引入对溶剂、离子、pH值及交联具有响应性的聚合物分子，得到了不同响应特性的一维光子晶体；在一维光子晶体的基础上，通过紫外光原位还原银离子为银纳米粒子，在一维多层膜结构中一步生成三维微纳结构。.（3）利用胶体刻蚀技术结合SI-ATRP原位引发聚合物反应制备了二维多级微纳有序结构；构建了多尺度，具有梯度特征的蛋白质图案；制备了单链DNA纳米锥阵列和二维多级DNA图案化微纳结构，可被用于靶标DNA的传感。.（4）利用水热合成方法制备低毒、高效的荧光聚合物碳点，此种碳点可用作新型光功能构筑基元，并可作为荧光墨水用于打印宏观和微观图案阵列；通过水相CdTe纳米晶在异质结聚合物薄膜中的原位生长，形成了双连续微纳结构，用于活性层大大提高了器件的光电转换效率。.项目主要研究成果：在重要刊物上已发表SCI收录论文82篇，被SCI他引900余次；2012年以来申请发明专利 14 件，其中获授权5个；在有重要影响的国际会议上作特邀报告21次.