自然界中的许多生物体都进化出了具有两种结构颜色的斑点,例如PapilioPalinurus蝴蝶。它翅膀上的绿色来源于绿松石黄色的双色斑点。
这种与这些物种的伪装、信息传递和体温调节有关的双色斑点的模仿激发了许多工业领域的功能材料设计。然而,双色光斑的构建过程复杂,设备昂贵,并且存在多个预先设计的构建块。
最近,一组研究人员在制造双色圆顶方面取得了关键突破。该团队由香港大学(港大)机械工程系沉安德教授及其合作者,中国化学研究所绿色印刷实验室宋彦林教授和李慧增副教授领衔。科学院。他们提出了一种创新策略,使用一种构建块以一锅法自组装不同的纳米结构。该工作已发表在NanoLetters上。
沉教授的团队发现,水性两相系统(ATPS)液滴的蒸发可触发液-液相分离,形成两个分离的无膜区室,与不同相中的溶质分配不均匀有关。
利用相分离的ATPS液滴中溶质的分配以及与干燥过程相关的液滴内部流动,研究小组发现,单一尺寸的纳米粒子将不均匀地分布在两相中,并自组装成具有两个的光子晶体不同的颜色。通过调节胶体的浓度,产生的颜色是高度可编程的。在可编程二进制颜色信息的支持下,研究人员设计了具有大量内容的加密,表明双色圆顶在消息加密、存储和传递中的潜在应用。
这项工作的意义不仅限于建造双色穹顶。这项工作提供了一种构建不均匀纳米结构的新方法。理解非均匀自组装过程背后的物理原理也很重要,这将为自发构建复杂的不均匀纳米结构提供灵感。