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光子晶体（photonic crystal,Ph C）是指由不同介电常数的材料在空间上按照特定周期性排列所形成的一类有序结构的材料,通过调节光子晶体的空间结构可实现对光传播的有效调控。基于这种优良的特性,由光子晶体所构建的分析传感平台在光学检测领域显示出独特的优势与良好的应用前景。刺激响应性材料能针对外界环境的变化做出反馈性响应,将这类响应性材料与光子晶体阵列相结合,可制备出刺激响应性光子晶体（responsive photonic crystal,RPh C）。根据环境中刺激来源的不同,RPh C可以分为物理响应型、化学响应型以及生物响应型。当RPh C受到相应的环境刺激时,光子晶体内部的结构也随之改变,使光子晶体的Bragg衍射峰波长或强度产生变化,从而将外界环境的刺激信号转换为光学信号并予以输出。基于此,本论文以光子晶体为信号转换元件,通过引入刺激响应性材料或基团发展了几种操作简单、灵敏度高且选择性好的响应性光子晶体传感器用于实现小分子目标物的快速灵敏检测,主要研究内容如下:（1）第二章中,将分子印迹聚合物引入光子晶体阵列中,制备了一种反蛋白石结构的分子印迹光子晶体水凝胶（MIPHs）传感器,用于实现组氨酸（L-His）的无标记、快速灵敏检测。反蛋白石结构较大的比表面积使得该传感器具有丰富的结合位点,这些结合位点可通过氢键作用来特异性识别L-His分子。当MIPHs内部的印迹空腔被L-His分子填充后,将引起水凝胶的体积膨胀和平均有效折射率的增大,进而导致MIPHs的Bragg衍射峰红移。该MIPHs对溶液中的L-His具有良好的响应性与选择性,当待测液中L-His的浓度低至10 p M时,MIPHs仍具有一定的响应能力,且检测过程在60 s内即可完成。与传统的水凝胶材料相比,该MIPHs传感器具有良好的重复利用性,不需要引入额外的信号分子,利用光子晶体自身光学信号的改变即可实现对目标分子的检测,具有良好的应用前景。（2）第三章中,将偕胺肟基团的识别特性和光子晶体独特的光学性能相结合,制备了一种高灵敏的三维光子晶体薄膜用于UO22+检测。该光子晶体薄膜内包含大量的偕胺肟基团,其中氧原子和氮原子上的孤对电子可与UO22+形成稳定的配合物。这一配位过程将导致UO22+不断积累于光子晶体微球的表面,进而破坏光子晶体原有的紧密排列,引起光子晶体薄膜的Bragg衍射峰强度的降低。因此通过测量其Bragg衍射峰强度的变化值即可实现对UO22+的灵敏检测。这种光子晶体薄膜具有设计简单、成本低廉及使用方便等优点,同时具有较宽的检测范围及较好的选择性,对UO22+的检测浓度可低至10 p M。不同于光子晶体的传统检测方式,即利用衍射峰位移变化来实现目标物的检测,本章中以衍射峰强度的改变作为实验定量检测的依据,拓展了光子晶体传感器的应用范围。（3）第四章中,将苯硼酸与多巴胺形成的硼酸酯键作为动态的交联剂引入到光子晶体水凝胶体系中,制备了一种具有自愈合性与糖响应性的智能二维RPh C水凝胶薄膜。由于含二羟基的糖类与苯硼酸之间的高亲和力,这些糖分子会与水凝胶中的邻苯二酚基团争夺苯硼酸基团,这一过程将导致原有的硼酸酯键断裂,降低水凝胶薄膜的交联密度,引起其体积的膨胀,进而使二维RPh C水凝胶的德拜衍射环收缩。该水凝胶薄膜在0.5-12 m M内对葡萄糖具有良好的响应性,重复利用性高,在多次循环测量周期中没有信号的迟滞,对其它单糖也展现出优异的响应能力。此外,硼酸酯键动态的裂解与再生性,赋予了该水凝胶薄膜优良的自愈合能力。该RPh C水凝胶薄膜不仅减少了酶等昂贵生物制品的使用,而且操作简单、可重复使用,在糖尿病的初步诊断中展现了良好的应用前景。（4）第五章中,将聚丙烯酰胺水凝胶作为第一网络,核酸水凝胶作为第二网络,构建了一种新型的双网络光子晶体核酸水凝胶。该方法借助第一网络水凝胶的结构,无需对DNA进行修饰,利用碱基互补配对即可构建出双网络核酸水凝胶。由于所设计的DNA含有大量的富C序列,当其处于酸性环境中时,富C序列将折叠形成i-motif结构,带动水凝胶体积的收缩,引起二维光子晶体德拜衍射环直径的增大;同时由于i-motif结构形成的可逆性,该水凝胶在弱碱性环境中又可恢复至初始状态。该富C序列还能与Ag+特异性结合形成C-Ag+-C复合物,使该DNA链构象发生改变,故Ag+也可引起水凝胶体积的收缩;将其放入半胱氨酸溶液中,C-Ag+-C复合物中的Ag+被半胱氨酸夺取出来,可使结合Ag+的水凝胶重新恢复至初始态。本章所制备的双网络光子晶体核酸水凝胶可实现pH、Ag+与半胱氨酸的三重响应,且对银离子与半胱氨酸的响应浓度均可达到0.5μM。该方法为新型光子晶体核酸水凝胶传感器的设计与发展提供了一种新的思路。（5）第六章中,通过乳液聚合法合成了一种含Eu3+掺杂的单分散性聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）复合微球,并利用垂直沉积法进一步制备了Eu3+掺杂的光子晶体薄膜。与传统的模板辅助法相比,该方法简化了荧光增强型光子晶体的构建流程。由于光子晶体具有慢光子效应,当光子晶体的光子禁带与Eu3+发射峰匹配时,Eu3+的荧光发射强度将得到明显的增强。基于此,通过调节PMMA复合微球的粒径制备了一系列不同光子禁带的Ph C薄膜,成功实现了对Eu3+发光性能的调控。实验结果表明,具有Ph C结构薄膜的荧光强度均强于非Ph C结构薄膜的荧光强度,当以光子禁带在589 nm的Ph C为基底时,对Eu3+荧光发射强度的增强倍数最高可达到3.2。此外,利用荧光共振能量转移的特性,该Eu3+掺杂的光子晶体薄膜还可用于溶液中Fe3+的分析检测。该薄膜具有良好的选择识别性,具有较好的实际应用前景。