非对称性二氧化钛粒子的制备与有序排列研究获进展

2011-5-07 00:31 来源: 中国科学院
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  光子晶体可对光子运动进行调控,在未来信息技术方面具有广泛的应用,具有巨大的研究价值。通常光子晶体由球形胶体颗粒紧密堆积而成,理论研究表明,由球形胶体颗粒紧密堆积而成的简单面心立方结构(FCC)光子晶体由于其结构对称性引起的能带简并使其较难实现完全光子带隙,而通过引入非球形的晶胞颗粒则能消除能级简并, 从而产生完全的光子带隙。近年来,研究人员对非对称性粒子的制备和有序排列尤为关注。

  在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下,化学研究所高分子物理与化学实验室的科研人员应用sol-gel和聚合物自组装,成功制备了有序排列的半球状及蘑菇状TiO2颗粒。该方法通过TiCl4/PS/CHCl3溶液挥发自发形成六方有序排列的“微反应池”,TiCl4在“微反应池”中sol-gel转换生成TiO2,并以“微反应池”为模板形成非对称性颗粒,得到具有仿生结构的半球状或蘑菇状TiO2颗粒,镶嵌于蜂窝状PS基体的有序复合结构,实现非对成性颗粒的二维有序排列,并通过粘揭可得到类似昆虫复眼的微棱镜阵列结构。

  此方法具有操作过程简单、成本低、可大规模制备等优点。相关结果发表于《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.,2011,133,3736-3739)。

制备过程示意图

有序排列的半球状及蘑菇状TiO2颗粒