膠體晶體由周期性排列的顆粒構(gòu)成，可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的光與物質(zhì)相互作用，在成像、顯示、傳感等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。但其共振性質(zhì)的精細(xì)調(diào)控通常需要多個(gè)微納結(jié)構(gòu)參數(shù)的同時(shí)優(yōu)化，過程復(fù)雜且難以滿足多功能、多通道光學(xué)器件集成的應(yīng)用需求。因此，探究簡(jiǎn)單、便捷的新策略，實(shí)現(xiàn)膠體晶體的多維共振性質(zhì)的協(xié)同調(diào)控至關(guān)重要。
 

　　在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和中國(guó)科學(xué)院的支持下，化學(xué)所綠色印刷實(shí)驗(yàn)室宋延林/蘇萌團(tuán)隊(duì)開展了膠體晶體結(jié)構(gòu)可控印刷和光學(xué)性質(zhì)調(diào)控與應(yīng)用的研究，采用納米綠色印刷技術(shù)可控制備了一系列多材料、多維度的膠體晶體結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)地調(diào)控了其衍射、散射、反射等光學(xué)特性，推動(dòng)發(fā)展了膠體晶體結(jié)構(gòu)在蛋白質(zhì)、外泌體、病毒、細(xì)菌等生物標(biāo)志物的可視化檢測(cè)(Chem. Rev.,2022,122,5144;Adv. Mater.,2023,35,2211363;Adv. Mater.,2024,36,2304935;J. Am. Chem. Soc., 2024,146,19239)。
 

　　最近，該團(tuán)隊(duì)結(jié)合界面轉(zhuǎn)移和可控蒸發(fā)的策略，精細(xì)印刷制備了二元膠體晶體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了多維共振性質(zhì)的便捷調(diào)控，并應(yīng)用于細(xì)菌的高對(duì)比度成像。他們通過調(diào)控膠體墨水的溶劑組成對(duì)二元納米顆粒的結(jié)晶過程進(jìn)行控制，制備出多種形貌的二元膠體晶體結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，二元膠體晶體結(jié)構(gòu)中存在臨界尺寸，可以實(shí)現(xiàn)多維共振性質(zhì)的協(xié)同調(diào)控。當(dāng)膠體顆粒尺寸小于臨界尺寸時(shí)，可以獨(dú)立地調(diào)控晶格共振的強(qiáng)度；反之，則可以影響晶格共振的波長(zhǎng)。該二元膠體晶體有強(qiáng)的光限域效應(yīng)，可用于細(xì)菌成像。與臨床常用的檢測(cè)方法相比，無需染色即可將色差提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，從而可以靈敏準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)微生物。該方法可以簡(jiǎn)單有效地調(diào)控膠體晶體的多維共振性質(zhì)，有望促進(jìn)信息顯示、生物檢測(cè)等多功能光學(xué)器件的開發(fā)。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在J. Am. Chem. Soc., 2025,jacs.4c14185(DOI: 10.1021/jacs.4c14185)，文章第一作者是博士生楊旭，通訊作者是宋延林研究員，蘇萌研究員和張澤英助理研究員。
 

印刷多維共振協(xié)同調(diào)控的二元膠體晶體用于高對(duì)比度成像