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金属纳米粒子近年来也在生物材料、反应催化方面得到广泛应用。而将金属纳米粒子与微凝胶结合用于葡萄糖响应方面的研究较少。在我们的研究工作中,我们制备了温度敏感、葡萄糖敏感的杂化微凝胶和具有人工缺陷的聚合胶态晶体阵列。
第一个课题中我们将-NH2修饰过的金纳米棒(GNRs)N过静电作用,自组装到P(NIPAM-AAPBA)微凝胶表面。我们研究了pH值和GNR/微凝胶的比例对自组装效果的影响。结果表明,随着体系pH值的增加,微凝胶表面电荷密度升高,GNRs能够更有效地与微凝胶进行组装。另外,随着GNRs/微凝胶比例的升高,GNRs的表面覆盖度也增加。而且,随着体系温度的升高,其等离子体吸收峰可以红移超过100nm,超过了已报道文献的最大位移。同时,样品的颜色也从蓝色变为褐色。杂化微凝胶的尺寸由于受到GNRs的影响,其在完全溶胀和完全收缩的状态下要比未负载的微凝胶的尺寸大。样品的体积相转变温度与未负载的微凝胶是相同的,但是相转变的完成温度要比原微凝胶高。因此,该杂化微凝胶可以被认为是一种“核-壳”结构。类似的,由葡萄糖引起的微凝胶溶胀也可以引起吸收峰的蓝移和样品颜色变化。这种杂化微凝胶可应用于温度、葡萄糖的检测。
第二个课题中,我们制备了PNIPAM和P(NIPAM-AAc)微凝胶自组装得到的聚合胶态晶体阵列(PCCA),研究了P(NIPAM-AAc)微凝胶作为人工引入的点缺陷对PCCA膜光学性质的影响,通过测量不同pH之条件下PCCA膜的反射光谱,我们发现,随着溶液pH的增加,已有反射峰附近出现了一个新的反射峰,当溶液的pH值降低,出现的反射峰逐渐消失,同时,我们将溶液pH值升降过程中的同一条件下PCCA膜的反射光谱进行比较,证明了该PCCA膜具有良好的pH可逆性。此外,我们还研究了不同温度下膜的反射光谱的变化情况,结果发现,随着溶液温度的增加,已有反射峰附近的反射峰逐渐消失,这是由于晶体内的点缺陷逐渐消失,原质点的周期性排列得到恢复,布拉格衍射波长呈单峰形式。因此,这种含人工缺陷的PCCA膜有望应用于pH、温度调控下光子传播和光学信号的检测。