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光子晶体因其具有特殊的光学性能在光子纸、全色显示、化学和生物传感、涂层材料及催化载体等领域有着重要的应用前景。为了满足胶体光子晶体在实际应用中的需要，发展一种简单、低成本的大面积胶体光子晶体的制备方法非常必要。为此，本文基于光子晶体的构建基元-单分散乳胶球的核壳结构设计，发展了通过喷涂方法实现大面积胶体光子晶体膜的简单、快速制备和通过喷墨打印实现多带隙图案化胶体光子晶体的简单制备；并研究了光子晶体对Hg2+检测荧光的调控作用。主要研究内容如下：
1.采用喷涂方法超快制备了大面积的胶体光子晶体。通过设计具有疏水性聚苯乙烯核和亲水性聚甲基丙烯酸甲酯/聚丙烯酸壳的聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)单分散乳胶球，利用乳胶球表面羧基之间的氢键和乳胶球软壳层之间的“painton”效应加强了乳胶球的组装作用，实现了乳胶球的快速有序组装。这种超快的胶体光子晶体的构筑方法将在光学器件和功能涂层等领域有着广泛的应用前景。
2.采用喷墨打印方法制备了多带隙图案化胶体光子晶体。基于喷墨打印图案容易设计的特点，通过调控打印基材的浸润性、乳胶球分散液的表面张力等，有效调控打印墨滴在基材表面的铺展、浸润：乳胶球的硬核软壳结构有效加强单分散乳胶球在打印图案的快速有序组装，最终实现所设计的具有单带隙、双带隙、及三带隙光子晶体图案的快速简单制备。这种喷墨打印实现胶体光子晶体图案化的简单构筑方法在光学器件、显示、传感和微流体等领域具有潜在的应用前景。
3.利用光子晶体实现了Hg2+检测限的降低及检测灵敏度的提高。研究了不同带隙光子晶体：包括光子晶体的光子带隙与Hg+检测荧光的激发光波长相匹配、其蓝带边或红带边与Hg2+检测荧光波长相匹配时对Hg+检测荧光的调控作用。发现光子晶体的蓝带边匹配增强检测荧光最强约为4.3倍，相应的检测限为10 nM，为对照样检测限的1/4。