基于等離子體共振效應的銀納米粒子與液晶復合材料的研究.pdf

1、表面等離子體共振是金屬自由電子與光波相互作用產(chǎn)生的特殊光學現(xiàn)象，隨著納米加工技術的進步，近幾年來關于等離子體器件的研究備受人們的關注?；诘入x子體共振效應產(chǎn)生的結構色和介質敏感性在高分辨顯示、彩色濾光、非線性光學、生物傳感器等領域有著重要的應用。其中，主動調控等離子體結構色和折射率敏感度是相關研究的重要分支。由于液晶材料具有外界刺激響應的特點，是主動調控表面等離子體的理想材料。本文將銀納米粒子與液晶材料相結合構建復合材料，并基于銀納米粒

2、子的局域表面等離子體共振效應對復合材料的結構色和光學行為進行了動態(tài)調控和研究。主要內(nèi)容包括:
　　1、以油胺和油酸作為配體層合成了銀納米粒子，并通過氣液界面自組裝的方法制備了緊密堆積的單層銀納米粒子陣列。研究了銀納米粒子陣列的吸收、反射光譜和結構色的角度依賴性。隨后，我們對液晶彈性體的配比做了詳細的研究，重點研究了交聯(lián)劑HDDA和液晶單體A6OCB含量對液晶彈性體清亮點和形變量的影響，并最終確定了液晶彈性體的組成。最后研究了銀納米

3、粒子陣列對液晶分子的取向作用，結果表明銀納米粒子陣列能誘導液晶分子形成垂直取向，如果與垂直和平面取向層相結合可以制備垂直和雜化取向復合材料。
　　2、采用光聚合的方法將銀納米粒子陣列與液晶彈性體復合，制備了垂直和雜化取向的銀納米粒子/液晶彈性體復合材料，研究了銀納米粒子在液晶彈性體中的分布狀態(tài)，并通過溫度控制實現(xiàn)了對復合材料反射光譜的動態(tài)調控。為研究調控機理，我們采用了基于時域有限差分法的有限元模擬軟件COMSOL進行計算機模擬。

4、模擬結果證實了反射光譜的變化是由液晶彈性體形變誘導銀納米粒子陣列局域表面等離子體共振變化引起的。最后，針對兩種復合材料的特點，分別設計了“熱偽裝皮膚”和溫敏可變色驅動開關的應用。
　　3、合成了六組非手性彎曲型和T型氫鍵組裝體，研究了氫鍵組裝體的形成、熱穩(wěn)定性、相態(tài)以及穩(wěn)定藍相的效果。研究發(fā)現(xiàn)氫鍵組裝體的加入拓寬了藍相的溫度區(qū)間。為研究組裝體穩(wěn)定藍相的機理，我們采用計算機分子模擬的方法計算了氫鍵組裝體最低能量分子構型、彎曲角度、氫

5、鍵結合能和表面電子分布情況。隨后，我們又采用聚合物穩(wěn)定藍相的方法拓寬藍相的溫域，研究了氫鍵組裝體、單官能團單體、雙官能團單體含量對藍相穩(wěn)定的影響。發(fā)現(xiàn)藍相聚合物網(wǎng)絡具有“記憶效應”，能夠保留藍相特有的立方晶格結構，為銀納米粒子/藍相聚合物復合材料中藍相模板的制備提供了依據(jù)。
　　4、在藍相聚合物模板內(nèi)原位還原硝酸銀制備了銀納米粒子/藍相聚合物模板等離子體復合材料，并對復合材料的光學活性和介質敏感性進行了研究。復合材料的圓二色譜在銀