ACS Nano: 可降解的纤维素光子晶体膜

纳米技术

2020-08-30

将塑料替换为环保、生物可降解的材料是目前环境所面临的各种挑战问题中具有比较大的意义，其中纤维素作为一类生物可降解的聚合物展现了较大应用前景，其中比较重大的挑战在于获取高品质的光子（high-end photonics）。有鉴于此，意大利理工学院Vincenzo Caligiuri、José Alejandro Heredia-Guerrero等报道了一种通过模板复制（replica molding）方法获取高品质微米、纳米光子/plasmonic结构的方法，通过使用纯纤维素和含有不可食用的农业废物的非纯纤维素。这两种材料在土壤、海水中展现了可降解性，纯纤维素膜材料在可见光-近红外光区间呈透明状态，其折射率和玻璃类似。光子晶体的微结构具有高品质的衍射特性，并且通过将纤维素修饰为纳米结构，并构建生物可降解超表面后，呈现出鲜艳的结构色。通过在其进行后续Ag沉积，该材料展现出具有plasmonic性质的超表面结构，并呈现出plasmonic颜色变化，可用于表面增强Raman散射。

本文要点：

（1）

模板法制备过程。

六角形光子晶体构建：在Si上旋涂AZ521光刻胶，随后通过UV光刻构建六角形孔结构，随后进行电子束SiO₂沉积，并除去光刻胶在Si上构建了六角形SiO₂柱，并通过滴涂法在Si上的SiO₂模板上构建纤维素膜。

纤维素超表面构建：在Si上构建孔结构掩模，随后通过热压纹方法得到了复制孔结构掩膜的聚合物，随后在该聚合物上通过滴涂法将纤维素负载到聚合物掩膜上，得到复制该孔结构的纤维素超结构材料。

（2）

光子晶体的微结构具有高品质的衍射特性，并且通过将纤维素修饰为纳米结构，并构建生物可降解超表面后，呈现出鲜艳的结构色。通过在其进行后续Ag沉积，该材料展现出具有plasmonic性质的超表面结构，并呈现出plasmonic颜色变化，可用于表面增强Raman散射。

参考文献

Vincenzo Caligiuri*, Giacomo Tedeschi, Milan Palei, Mario Miscuglio, Beatriz Martin-Garcia, Susana Guzman-Puyol, Mehdi Keshavarz Hedayati, Anders Kristensen, Athanassia Athanassiou, Roberto Cingolani, Volker J. Sorger, Marco Salerno, Francesco Bonaccorso, Roman Krahne, and José Alejandro Heredia-Guerrero*

Biodegradable and Insoluble Cellulose Photonic Crystals and Metasurfaces, ACS Nano. 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c03224

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c03224