论文部分内容阅读
光子晶体是两种或两种以上介质材料周期排列的人工晶体,由于其特殊周期性结构的布拉格衍射而具有光子禁带的特性,从而可以对特定频率光的传播进行调控,在新型光学器件方面具有广阔的应用前景。光子晶体特殊的性质,使其在荧光增强方面有一定的应用。本文采用无皂乳液聚合法,制备了单分散的聚(苯乙烯-N-异丙基丙烯酰胺)(P(St-NIPAm))核壳纳米粒子；荧光染料罗丹明B(RhB)与P(St-NIPAm)纳米粒子混合,然后采用垂直沉积法,在载玻片上自组装成掺杂RhB的P(St-NIPAm)纳米粒子光子晶体薄膜,研究该薄膜对荧光增强效应的影响规律。本文主要的研究内容与结论如下：(1)采用一步无皂乳液聚合法,以过硫酸铵为引发剂,固定反应单体的摩尔比,通过调节反应单体的用量,制备不同粒径单分散的P(St-NIPAm)纳米粒子。结果表明,P(St-NIPAm)纳米粒子呈单分散、球形,且具有明显的核壳结构；纳米粒子的粒径与反应单体用量呈线性关系；P(St-NIPAm)纳米粒子的聚合机理与均相成核理论基本吻合。(2)采用垂直沉积法,P(St-NIPAm)纳米粒子在载玻片上自组装成光子晶体薄膜。结果表明,薄膜中纳米粒子呈面心立方结构紧密堆积,薄膜厚度约8μm,纳米粒子层数约为50层。薄膜的光子禁带位于可见光波段,其实验测量值与理论计算值基本一致,且与纳米粒子粒径呈线性关系；不同粒径纳米粒子制得的薄膜分别显示为蓝紫、蓝绿、黄绿、橘红色。(3)根据以上结论,基于荧光染料RhB的光谱特点,确定反应单体的用量,合成粒径分别为280.7、284.1、288.7nm的P(St-NIPAm)纳米粒子,并采用垂直沉积法,自组装得带隙处于RhB激发和发射波长的光子晶体薄膜；荧光染料RhB与P(St-NIPAm)纳米粒子混合,然后采用垂直沉积法,在载玻片上自组装成掺杂RhB的P(St-NIPAm)纳米粒子光子晶体薄膜。结果表明,光子晶体薄膜的光子带隙与RhB发射波长一致时,能够提高RhB的荧光强度,当带隙同时覆盖RhB的激发和发射波长时,其荧光强度进一步提高近一倍。然而,本文中P(St-NIPAm)纳米粒子光子晶体薄膜对RhB的荧光增强,并没达到其它文献所报道的极高增强效果,其原因还有待后续的研究。