近日,華南師范大學(xué)先進(jìn)光電子研究院周國富教授團(tuán)隊(duì)王耀教授與美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校Ivan I. Smalyukh教授合作,在金納米雙錐顆粒摻雜液晶材料的研究方面取得重要進(jìn)展,相關(guān)研究成果發(fā)表于國際期刊 《Advanced Science》 (影響因子:16.806)上,題為“Nematic Order, Plasmonic Switching and Self-patterning of Colloidal Gold Bipyramids” (DOI: 10.1002/advs.202102854)。課題組博士研究生麥智健為論文第一作者,王耀教授、周國富教授和美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校(CU-Boulder)Ivan I. Smalyukh教授為論文共同通訊作者。
無機(jī)納米粒子膠體在液晶中的自組織現(xiàn)象可用于新型軟物質(zhì)材料的設(shè)計(jì)與制備,在智能窗等領(lǐng)域已有重要的應(yīng)用。然而,由于顆粒誘導(dǎo)缺陷和復(fù)雜的彈性介導(dǎo)相互作用的影響,顆粒形貌的使用被限制在納米棒或納米片上。
本工作中所用的金納米雙錐顆粒(AuNPBs)通過種子生長法合成(Seed Mediated Growth Approach), 尺寸約為70*35 nm。為了增加金納米雙錐顆粒在液晶中的穩(wěn)定性,實(shí)驗(yàn)中使用巰基聚乙二醇mPEG-SH修飾納米顆粒的表面。修飾好的金納米雙錐顆粒摻雜進(jìn)向列相液晶5cb后,得到濃度約為1 wt %的金納米雙錐顆粒-向列相液晶復(fù)合物。將所得到的復(fù)合材料通過毛細(xì)作用力填入制備好的ITO液晶盒中,以實(shí)現(xiàn)液晶材料的平行取向。
液晶可以通過最小化自由能和排斥體積,借助多種超分子作用力對(duì)納米材料進(jìn)行組織,實(shí)現(xiàn)金納米雙錐顆粒與5cb的取向一致。雙錐體顆粒在向列相液晶中定向排列,并以C5旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸沿著液晶的指向矢取向。基于金納米雙錐顆粒的偏光依賴表面等離子共振效應(yīng)(Surface Plasmon Resonance), 材料的消光性質(zhì)表現(xiàn)出偏振依賴性及靈敏的電場響應(yīng)性。另一方面,我們利用電場調(diào)控材料中拓?fù)涔伦?Heliknoton的運(yùn)動(dòng),發(fā)現(xiàn)納米雙錐顆粒可以跟隨拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在空間中進(jìn)行重組,實(shí)現(xiàn)自圖案化。這對(duì)三維光學(xué)超材料的制造和低對(duì)稱性液晶及準(zhǔn)晶體的研究提供了重要的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
周國富教授團(tuán)隊(duì)青年拔尖引進(jìn)人才王耀教授帶領(lǐng)的先進(jìn)信息材料(AIM)課題組近三年在光、電、氣體和溫度等響應(yīng)型功能信息和智能傳感材料研究方面取得了一系列重要突破,先后在《ACS Nano》、《Advanced Science》、《Advanced Functional Materials》、《ACS Applied Materials & Interfaces》、《ACS Sensors》等國際知名期刊上發(fā)表20余篇原創(chuàng)性學(xué)術(shù)論文,提高了我校在功能信息和智能傳感材料領(lǐng)域的國際影響力。
本研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、“111計(jì)劃”、廣東省光信息材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、廣東省教育廳創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和廣州市科技計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
以上突破性成果的取得,得益于我校高端人才引育政策和國家級(jí)國際科技合作平臺(tái)的重要支撐,展現(xiàn)了我校師資培養(yǎng)工作以及基礎(chǔ)學(xué)科研究的最新進(jìn)展。
來源:華南師范大學(xué)
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