基于等離子體共振效應(yīng)的銀納米粒子與液晶復(fù)合材料的研究.pdf

1、表面等離子體共振是金屬自由電子與光波相互作用產(chǎn)生的特殊光學(xué)現(xiàn)象，隨著納米加工技術(shù)的進(jìn)步，近幾年來關(guān)于等離子體器件的研究備受人們的關(guān)注?；诘入x子體共振效應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色和介質(zhì)敏感性在高分辨顯示、彩色濾光、非線性光學(xué)、生物傳感器等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。其中，主動(dòng)調(diào)控等離子體結(jié)構(gòu)色和折射率敏感度是相關(guān)研究的重要分支。由于液晶材料具有外界刺激響應(yīng)的特點(diǎn)，是主動(dòng)調(diào)控表面等離子體的理想材料。本文將銀納米粒子與液晶材料相結(jié)合構(gòu)建復(fù)合材料，并基于銀納米粒

2、子的局域表面等離子體共振效應(yīng)對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)色和光學(xué)行為進(jìn)行了動(dòng)態(tài)調(diào)控和研究。主要內(nèi)容包括:
　　1、以油胺和油酸作為配體層合成了銀納米粒子，并通過氣液界面自組裝的方法制備了緊密堆積的單層銀納米粒子陣列。研究了銀納米粒子陣列的吸收、反射光譜和結(jié)構(gòu)色的角度依賴性。隨后，我們對(duì)液晶彈性體的配比做了詳細(xì)的研究，重點(diǎn)研究了交聯(lián)劑HDDA和液晶單體A6OCB含量對(duì)液晶彈性體清亮點(diǎn)和形變量的影響，并最終確定了液晶彈性體的組成。最后研究了銀納米

3、粒子陣列對(duì)液晶分子的取向作用，結(jié)果表明銀納米粒子陣列能誘導(dǎo)液晶分子形成垂直取向，如果與垂直和平面取向?qū)酉嘟Y(jié)合可以制備垂直和雜化取向復(fù)合材料。
　　2、采用光聚合的方法將銀納米粒子陣列與液晶彈性體復(fù)合，制備了垂直和雜化取向的銀納米粒子/液晶彈性體復(fù)合材料，研究了銀納米粒子在液晶彈性體中的分布狀態(tài)，并通過溫度控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)合材料反射光譜的動(dòng)態(tài)調(diào)控。為研究調(diào)控機(jī)理，我們采用了基于時(shí)域有限差分法的有限元模擬軟件COMSOL進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。

4、模擬結(jié)果證實(shí)了反射光譜的變化是由液晶彈性體形變誘導(dǎo)銀納米粒子陣列局域表面等離子體共振變化引起的。最后，針對(duì)兩種復(fù)合材料的特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了“熱偽裝皮膚”和溫敏可變色驅(qū)動(dòng)開關(guān)的應(yīng)用。
　　3、合成了六組非手性彎曲型和T型氫鍵組裝體，研究了氫鍵組裝體的形成、熱穩(wěn)定性、相態(tài)以及穩(wěn)定藍(lán)相的效果。研究發(fā)現(xiàn)氫鍵組裝體的加入拓寬了藍(lán)相的溫度區(qū)間。為研究組裝體穩(wěn)定藍(lán)相的機(jī)理，我們采用計(jì)算機(jī)分子模擬的方法計(jì)算了氫鍵組裝體最低能量分子構(gòu)型、彎曲角度、氫

5、鍵結(jié)合能和表面電子分布情況。隨后，我們又采用聚合物穩(wěn)定藍(lán)相的方法拓寬藍(lán)相的溫域，研究了氫鍵組裝體、單官能團(tuán)單體、雙官能團(tuán)單體含量對(duì)藍(lán)相穩(wěn)定的影響。發(fā)現(xiàn)藍(lán)相聚合物網(wǎng)絡(luò)具有“記憶效應(yīng)”，能夠保留藍(lán)相特有的立方晶格結(jié)構(gòu)，為銀納米粒子/藍(lán)相聚合物復(fù)合材料中藍(lán)相模板的制備提供了依據(jù)。
　　4、在藍(lán)相聚合物模板內(nèi)原位還原硝酸銀制備了銀納米粒子/藍(lán)相聚合物模板等離子體復(fù)合材料，并對(duì)復(fù)合材料的光學(xué)活性和介質(zhì)敏感性進(jìn)行了研究。復(fù)合材料的圓二色譜在銀