近期，我室在《Nano Letters》上发表题为“A Rule for Response Sensitivity of Structural-Color Photonic Colloids”的研究论文(Nano Lett. 2023, 23, 9841−9850)。我室2023级博士研究生谭强武为论文第一作者，宋飞教授为通讯作者。
【研究背景】
为了模仿具有对周围环境动态响应的颜色调节能力的天然光子晶体，已经用响应材料广泛构建了周期性组装结构。除了具有刺激响应的单组分材料之外，二元和多相系统通常提供扩展的色彩空间和复杂的功能。构建预测响应灵敏度的规则可以为智能响应光子材料的定制设计提供极大的好处。
【主要内容】
我室长期从事生物基与生物降解高分子材料的基础与应用研究工作。最近，我们围绕纤维素结构色材料开展了研究，发现羟丙基纤维素(HPC)光子晶体具有快速、线性和稳定的温度响应行为。为了预测其温度响应灵敏度，提出了一种通过调控多相间分子相互作用力来定制温度响应灵敏度的规则。通过改变醇的类型(甲醇、乙醇、正丙醇)和浓度获得了HPC光子晶体的结构色和温度响应灵敏度“数据库”，并借助溶度参数理论构建了可由HPC与溶剂分子间的位置距离(Ra)定量表示它们之间的相互作用力强度的三维汉森(3D Hansen)空间，建立了动态结构色变化响应灵敏度与Ra的数学关系。实验和理论结果证实了该数学关系的可靠性。
图1. HPC/一元醇光子晶体的光学特性和微结构
图2. HPC/一元醇光子晶体的温度响应行为
图3. HPC/一元醇光子晶体的温度响应机理及灵敏度-Ra数学关系
该经验规则还适用于以乙二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、丙酮和乙酸作为HPC共组装相的光子晶体体系。该发现为设计响应性结构色光子材料及其响应灵敏度定制提供了科学借鉴。该工作由国家自然科学基金联合基金（重点项目，U21A2096）等项目经费支持。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.3c02671
