基于微流控技术可控制备响应型光子晶体微珠#杨晓煜，张静，田宇，刘思思，王彩凤，陈苏**510（南京工业大学化学化工学院，材料化学工程国家重点实验室，南京210009）摘要：基于微流控技术，在微通道受限空间中实现材料的有序组装与功能复合，是目前构筑各类功能性杂化材料的有效方式。本文借助微流控技术，以单分散聚苯乙烯(PS)微球为构筑单元，以生成的球形微滴为组装模板，成功制备出具有鲜艳结构色的光子晶体微珠。然后将其进一步与温敏材料聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)复合，实现了温敏聚合物-光子晶体复合微珠的制备。该复合微珠表现出灵敏、可逆的温度响应性，并且其结构色不随观察角度发生变化，有望在环境敏感型器件中得到应用。关键词：微流控；组装；光子晶体微珠；温度响应；聚苯乙烯；聚异丙基丙烯酰胺中图分类号：O63;TB324;TB34;TB38115ControllableFabricationofResponsivePhotonicCrystalBeadsviaMicrofluidicTechniqueYANGXiaoyu,ZHANGJing,TIANYu,LIUSisi,WANGCaifeng,CHENSu(StateKeyLaboratoryofMaterials-orientedChemicalEngineering,CollegeofChemistryand2025303540ChemicalEngineering,NanjingUniversityofTechnology,NanJing210009)Abstract:Microfluidicdeviceshaverecentlyemergedasapowerfulplayformtofabricatefunctionalmaterialswithdiverseapplications,whereorderedassemblyandfunctionalizationofthematerialscanbeachievedsimultaneouslyinaconfinedspace.Inthispaper,usingmonodispersepolystyrene(PS)microparticleswithdifferentdiametersastheconstructionunits,wepreparedphotoniccrystalmicrobeadswithvariousstructuralcolorsviamicrofluidictechnique.Furthermore,thetemperature-sensitivepolymer-photoniccrystalcompositemicrobeadswerefabricatedviamicrofluidictechniquebyinfiltratingN-isopropylacrylamide(NIPAm)intothevoidsofcolloidalphotoniccrystalsfollowedbyphoto-polymerization.Theas-preparedcompositemicrobeadsexhibitangle-independentstructuralcolorwithfastreversibletemperatureresponse,whichmayoffersomeinsightsintothedevelopmentoflowenergy-consumeenvironmentallysensitivesensors.Keywords:Microfluidictechnique;Assembling;Photoniccrystalmicrobeads;Temperatureresponse;Polystyrene;Poly(N-isopropylacrylamide)0引言光子晶体（PhotonicCrystal，简称PC），又称为光子带隙材料，是指介电常数（或折射率）呈周期性变化的一类物质[1]，具有光子带隙[2,3]、光子局域[4]、负折射效应[5,6]、控制自发辐射等性质[7]。自1987年Yablonovitch和John[1,8]两位科学家分别提出光子晶体的概念以来，研究者对于光子晶体的结构和性质进行了系统深入的研究。目前光子晶体的制备方法可以分为“自上而下”和“自下而上”两种方式。前者是通过机械手段在宏观物质上制备出光子晶体结构。而后者则是将预先设计好的颗粒，通过毛细管力的作用或是在某种力场的作用下，自发组装形成特定的稳定光子晶体结构，所用的力场可以是重力[9,10]、离心力[11,12]、电场力基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（20103221110001），国家自然科学基金（21076103），江苏高校优势学科建设工程。作者简介：杨晓煜（1990-），男，硕士研究生，纳米杂化材料通信联系人：陈苏（1964-），男，教授，无机-有机纳米杂化材料的分子组装.chensu@njut.edu.cn-1-、磁场力[14]和毛细管力[15,16]等。[13]光子晶体的一个重要的应用就是使其光子带隙对环境的变化产生响应，用以制备新型的455055传感器件。然而，传统技术制备的光子晶体材料基本都是光子晶体膜，它存在一个重要的缺陷，其光子带隙随观察角度的不同而变化，即角度依赖性。这种特性制约了光子晶体膜在传感领域的应用[17,18,19,20]。近年来，基于微流控的液滴模板法制备光子晶体微珠作为一种新型的组装方式，得到了研究者的关注。该方法借助连续相对非连续相的剪切作用形成单分散微滴，然后再以此微滴作为柔性模板自组装形成具有密堆积结构的光子晶体微珠。其光子带隙没有角度依赖性，...