納米材料前沿：結(jié)構(gòu)色納米材料

第1章 生物體中的結(jié)構(gòu)色001
1.1　概述 002
1.1.1　顏色的產(chǎn)生 002
1.1.2　生物體中顏色的進(jìn)化 003
1.1.3　生物結(jié)構(gòu)色的分類(lèi) 004
1.2　具有一維光子晶體結(jié)構(gòu)的生物結(jié)構(gòu)色 005
1.2.1　干涉薄膜 005
1.2.2　衍射光柵 009
1.2.3　復(fù)合結(jié)構(gòu)的蝴蝶鱗片 011
1.3　具有二維光子晶體結(jié)構(gòu)的生物結(jié)構(gòu)色 015
1.4　具有三維光子晶體結(jié)構(gòu)的生物結(jié)構(gòu)色 019
1.5　生物體中的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)色 021
1.6　小結(jié) 023
參考文獻(xiàn) 024

第2章 光子晶體結(jié)構(gòu)色理論027
2.1　概述 028
2.2　光子晶體的基本性質(zhì) 030
2.2.1　光子禁帶特性 030
2.2.2　光子局域 032
2.2.3　偏振特性 033
2.2.4　抑制自發(fā)輻射 033
2.3　光子晶體的電磁場(chǎng)理論 033
2.4　光子晶體的能帶 034
2.5　光子晶體研究的理論方法 035
2.5.1　時(shí)域有限差分法 036
2.5.2　散射矩陣法 043
2.5.3　平面波展開(kāi)法 047
2.5.4　光子晶體理論分析軟件 048
2.6　小結(jié) 052
參考文獻(xiàn) 052

第3章 光子晶體結(jié)構(gòu)色材料的微加工制備055
3.1　概述 056
3.2　反應(yīng)離子刻蝕 057
3.3　快速成型微加工 059
3.4　激光微加工 061
3.4.1　激光產(chǎn)生的物理基礎(chǔ) 061
3.4.2　激光的特點(diǎn)及其在光子晶體制備方面的進(jìn)展 062
3.4.3　激光LIGA工藝及其應(yīng)用 067
3.4.4　激光雙光子直寫(xiě) 068
3.4.5　激光全息光刻 071
參考文獻(xiàn) 075

第4章 結(jié)構(gòu)色材料中有序單元的制備及組裝077
4.1　概述 078
4.2　單分散膠體粒子的合成 079
4.2.1　單分散無(wú)機(jī)膠體粒子的合成 079
4.2.2　單分散聚合物膠體粒子的合成 084
4.2.3　單分散復(fù)合膠體粒子的合成 086
4.2.4　單分散膠體粒子的表面修飾 094
4.3　單分散膠體粒子的密堆積有序組裝 096
4.3.1　傳統(tǒng)的垂直沉積法及改進(jìn) 096
4.3.2　場(chǎng)力誘導(dǎo)作用自組裝 101
4.3.3　其他方法 106
4.4　單分散膠體粒子的非密堆積有序組裝 107
4.4.1　靜電場(chǎng)力 107
4.4.2　磁場(chǎng)力 107
4.5　多種納米粒子的分步組裝和共組裝 108
4.5.1　溶劑蒸發(fā)法及改進(jìn) 108
4.5.2　分步旋涂法 109
4.5.3　場(chǎng)力誘導(dǎo)共組裝 109
4.6　膠體粒子的限域組裝 110
4.6.1　物理模板法 110
4.6.2　化學(xué)模板法 116
4.6.3　液滴中的組裝 118
4.6.4　二維界面 119
參考文獻(xiàn) 119

第5章 噴墨打印制備圖案化結(jié)構(gòu)色材料127
5.1　概述 128
5.2　傳統(tǒng)圖案化結(jié)構(gòu)色材料制備方法 128
5.2.1　基于模板聚合法的圖案化結(jié)構(gòu)色材料制備 128
5.2.2　基于微接觸法的圖案化結(jié)構(gòu)色材料制備 135
5.2.3　基于界面誘導(dǎo)的圖案化結(jié)構(gòu)色材料制備 138
5.3　基于壓電噴墨打印技術(shù)的圖案化結(jié)構(gòu)色材料制備 140
5.3.1　噴墨打印技術(shù)簡(jiǎn)介 141
5.3.2　噴墨打印技術(shù)的應(yīng)用 142
5.3.3　噴墨打印制備自組裝結(jié)構(gòu)色圖案 144
5.4　電噴打印技術(shù)制備圖案化結(jié)構(gòu)色材料 158
5.4.1　工作原理 158
5.4.2　針對(duì)結(jié)構(gòu)色材料的電噴印系統(tǒng)改進(jìn) 160
5.4.3　電噴印的加工模式 162
5.4.4　圖案化打印 166
參考文獻(xiàn) 168

第6章 結(jié)構(gòu)色的調(diào)控方法173
6.1　概述 174
6.2　電調(diào)控 176
6.3　機(jī)械力調(diào)控 181
6.4　磁調(diào)控 183
6.5　溫度調(diào)控 186
6.6　離子與分子調(diào)控 189
6.7　光調(diào)控 192
6.8　填充介質(zhì)調(diào)控 194
參考文獻(xiàn) 196

第7章 結(jié)構(gòu)色納米材料在生物檢測(cè)中的應(yīng)用201
7.1　概述 202
7.2　基于結(jié)構(gòu)色材料的非標(biāo)記檢測(cè) 203
7.2.1　基于折射率變化的非標(biāo)記檢測(cè) 203
7.2.2　基于晶格間距改變的非標(biāo)記檢測(cè) 205
7.3　基于光子晶體的熒光增強(qiáng)檢測(cè) 217
7.4　光子晶體編碼檢測(cè) 219
7.4.1　編碼標(biāo)記檢測(cè) 219
7.4.2　編碼非標(biāo)記檢測(cè) 225
7.5　基于結(jié)構(gòu)色材料的生物分子分離 229
7.6　結(jié)構(gòu)色微流控芯片 231
7.7　小結(jié) 234
參考文獻(xiàn) 234

第8章 結(jié)構(gòu)色材料在細(xì)胞研究中的應(yīng)用239
8.1　概述 240
8.2　細(xì)胞在結(jié)構(gòu)色材料表面的取向及誘導(dǎo)分化 241
8.2.1　基于拉伸反蛋白石的細(xì)胞誘導(dǎo) 241
8.2.2　基于膠體晶體的神經(jīng)細(xì)胞誘導(dǎo)分化 246
8.3　基于結(jié)構(gòu)色材料的細(xì)胞檢測(cè) 253
8.3.1　基于多孔硅結(jié)構(gòu)色材料的細(xì)胞檢測(cè) 253
8.3.2　全息水凝膠細(xì)胞傳感器 265
8.3.3　基于表面壓印結(jié)構(gòu)色材料的細(xì)胞傳感 266
8.4　基于結(jié)構(gòu)色微載體的細(xì)胞研究 269
8.4.1　結(jié)構(gòu)色細(xì)胞微載體的基本特性 269
8.4.2　細(xì)胞培養(yǎng)微載體的多元評(píng)價(jià)體系 272
8.4.3　細(xì)胞捕獲微載體的細(xì)胞多元評(píng)價(jià)體系 275
8.5　基于反蛋白石結(jié)構(gòu)大孔支架的細(xì)胞三維培養(yǎng) 280
8.6　小結(jié) 285
參考文獻(xiàn) 285

第9章 結(jié)構(gòu)色材料在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用291
9.1　結(jié)構(gòu)色材料在信息顯示中的應(yīng)用 292
9.1.1　結(jié)構(gòu)色靜態(tài)顯示材料 292
9.1.2　結(jié)構(gòu)色動(dòng)態(tài)顯示材料 294
9.2　結(jié)構(gòu)色隱形眼鏡 297
9.2.1　結(jié)構(gòu)色隱形眼鏡的制備工藝 298
9.2.2　結(jié)構(gòu)色隱形眼鏡的應(yīng)用 302
9.3　結(jié)構(gòu)色材料在無(wú)源光學(xué)器件中的應(yīng)用 304
9.3.1　基于結(jié)構(gòu)色材料的光柵 305
9.3.2　結(jié)構(gòu)色材料在光譜分析中的應(yīng)用 306
9.3.3　基于結(jié)構(gòu)色材料的濾光片 308
9.4　結(jié)構(gòu)色材料在光纖波導(dǎo)中的應(yīng)用 311
9.4.1　一維光子晶體光纖 312
9.4.2　二維光子晶體光纖 314
9.4.3　三維光子晶體光纖 316
9.5　結(jié)構(gòu)色材料在激光器中的應(yīng)用 318
9.5.1　基于一維光子晶體結(jié)構(gòu)的激光器 319
9.5.2　基于二維光子晶體結(jié)構(gòu)的激光器 320
9.5.3　基于三維光子晶體結(jié)構(gòu)的激光器 321
9.6　結(jié)構(gòu)色材料在光催化中的應(yīng)用 324
9.6.1　光能轉(zhuǎn)換基本原理 325
9.6.2　結(jié)構(gòu)色光催化材料 327
9.6.3　TiO2光子晶體結(jié)構(gòu)在光解水中的應(yīng)用 331
9.6.4　TiO2光子晶體結(jié)構(gòu)在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用 333
參考文獻(xiàn) 335

第10章 展望341

索引 345