反蛋白石结构材料的制备与应用
反蛋白石材料是一类新型结构材料，具有广泛的应用前景。在过去，人们对蛋
白石结构材料进行了广泛地研究，但随着时代的变迁和科技的进步，反蛋白石结构材料成为了一个研究的热点。在本文中，我们将探讨反蛋白石结构材料的制备与应用。
一、制备
反蛋白石结构材料是由一些特殊的化学组成构成的，在制备时需要一定的技术
和工艺。现阶段，国内外学者们已经掌握了多种反蛋白石结构材料的制备方法，其中最常见的包括：
1. 模板法
模板法是一种制备反蛋白石结构材料的常用方法。在制备反蛋白石结构材料时，通过特定的模板和前驱物进行反应，从而得到期望的反蛋白石结构材料。这种方法制备的反蛋白石结构材料，形状规则、孔径大小均匀。
2. 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种简单的方法，可以制备出多种不同形态的反蛋白石结构材料。该方法利用可溶性前体的溶解和水解，产生胶体，最后形成固体。这种方法制备的反蛋白石结构材料，孔径大小可以控制，但形状不规则。
此外，还有许多其他方法可以制备反蛋白石结构材料，如热处理法、电化学沉
积法和气相沉积法等。这些制备方法各有特点，在不同的应用方面都有其独特的优势。
在制备反蛋白石结构材料时，常常需要考虑到很多因素，如反应时间、反应温度、前驱物浓度、pH值等。这些因素的不同组合会导致不同的孔径大小和分布，
进而影响反蛋白石结构材料的应用。因此，制备反蛋白石结构材料需要一定的技术和经验。
二、应用
反蛋白石结构材料具有多种应用前景，主要体现在以下几个方面：
1. 吸附材料
反蛋白石结构材料具有大量、均匀的孔径结构，这使其成为一种理想的吸附材料。通过调节其孔径大小和分布，可以使其对不同分子具有高度选择性的吸附作用。目前，反蛋白石结构材料已广泛应用于污水处理、环境保护、食品加工等领域。
2. 催化剂载体
反蛋白石结构材料还可以用作催化剂载体，将催化剂固定在孔道结构中，从而
提高催化剂的活性和稳定性。通过改变反蛋白石结构材料的孔径大小和分布，可以实现对催化反应的选择性，进而提高反应的效率和品质。
3. 分离材料
反蛋白石结构材料的孔径大小范围广，可达到几十纳米至几微米级别，与目前
传统的分离材料相比，具有更高的分离效率和分离效果。因此，反蛋白石结构材料已被广泛应用于化学分离、生物分离、分子分离等领域。
4. 其他应用
反蛋白石结构材料还可以应用于药物缓释、电子器件、能源材料等领域。其中，反蛋白石结构材料在药物缓释领域的应用广泛，可以通过调节孔径大小和分布，实现对药物的控制释放，降低药物代谢和副作用。
总之，反蛋白石结构材料是一类新型的结构材料，具有广泛的应用前景。通过
制备不同形态、大小和分布的反蛋白石结构材料，可以实现其在吸附、催化、分离、
药物缓释等领域的应用。未来，随着制备技术和应用领域的不断拓展，反蛋白石结构材料的应用前景将更加广阔。
光子晶体概念 也许现在的你对光子晶体这个名字并不熟悉，然而正如20世纪初人们对硅这种半导体材料的懵懂一样，也许在21世纪末的时候，你将对这个名词耳熟能详。因为，到时从你的书桌上摆着的高速个人电脑（上百甚至上千G Hz的运算速度），到快速而便捷的网络设施，甚至直至你家中能够根据室内实际温度自动开关调节的空调系统，都可能要得益于这种前途光明的新型材料的伟大功劳。 光子晶体是一个很前沿的话题，同时它也是一个很深奥的物理概念。要想把光子晶体解释清楚，并不是一件容易的事。但是要想了解它，可以先从它产生的背景说起。 我们现在都知道，半导体在我们的生活中充当了重要的角色。利用它的一些区别于导体和绝缘体的特殊的性质，人们制造出了许多的现代固体电子与光电子器件。收音机、电视、计算机、电话、手机等等无一不再应用着半导体制成的芯片、发光二极管（LED）等等组件。而给我们带来这么多便利的半导体材料大多是一些晶体。 所谓的晶体，是指内部原子有序排列，形成一种周期性的重复结构，而往往就是这些重复性的结构存 在，才决定了半导体的特殊性质。晶体又分单晶和多晶：screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;"> 单晶——在一块材料中，原子全部作有规则的周期排列，由于内部的有序性和规则性，其外形往往是
某种规则的立体结构。 screen.width-500)this.style.width=screen.width-500;"> 多晶——只在很小范围内原子作有规则的排列，形成小晶粒，而晶粒之间有无规则排列的晶粒界隔开。 我们熟悉的硅、锗等晶体就属于单晶。screen.width-500)this.style.width= screen.width-500;"> 半导体分类： 半导体可分为本征半导体、P型半导体、N型半导体。 本征半导体：硅和锗都是半导体，而纯硅和锗晶体称本征半导体。硅和锗为4价元素，其晶体结构稳定。 P型半导体：P型半导体是在4价的本征半导体中混入了3价原子，譬如极小量（一千万之一）的铟合成的晶体。由于3价原子进入4价原子中，因此这晶体结构中就产生了少一电子的部分。由于少一电子，
反蛋白石结构材料的制备与应用 反蛋白石材料是一类新型结构材料，具有广泛的应用前景。在过去，人们对蛋 白石结构材料进行了广泛地研究，但随着时代的变迁和科技的进步，反蛋白石结构材料成为了一个研究的热点。在本文中，我们将探讨反蛋白石结构材料的制备与应用。 一、制备 反蛋白石结构材料是由一些特殊的化学组成构成的，在制备时需要一定的技术 和工艺。现阶段，国内外学者们已经掌握了多种反蛋白石结构材料的制备方法，其中最常见的包括： 1. 模板法 模板法是一种制备反蛋白石结构材料的常用方法。在制备反蛋白石结构材料时，通过特定的模板和前驱物进行反应，从而得到期望的反蛋白石结构材料。这种方法制备的反蛋白石结构材料，形状规则、孔径大小均匀。 2. 溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是一种简单的方法，可以制备出多种不同形态的反蛋白石结构材料。该方法利用可溶性前体的溶解和水解，产生胶体，最后形成固体。这种方法制备的反蛋白石结构材料，孔径大小可以控制，但形状不规则。 此外，还有许多其他方法可以制备反蛋白石结构材料，如热处理法、电化学沉 积法和气相沉积法等。这些制备方法各有特点，在不同的应用方面都有其独特的优势。 在制备反蛋白石结构材料时，常常需要考虑到很多因素，如反应时间、反应温度、前驱物浓度、pH值等。这些因素的不同组合会导致不同的孔径大小和分布，
进而影响反蛋白石结构材料的应用。因此，制备反蛋白石结构材料需要一定的技术和经验。 二、应用 反蛋白石结构材料具有多种应用前景，主要体现在以下几个方面： 1. 吸附材料 反蛋白石结构材料具有大量、均匀的孔径结构，这使其成为一种理想的吸附材料。通过调节其孔径大小和分布，可以使其对不同分子具有高度选择性的吸附作用。目前，反蛋白石结构材料已广泛应用于污水处理、环境保护、食品加工等领域。 2. 催化剂载体 反蛋白石结构材料还可以用作催化剂载体，将催化剂固定在孔道结构中，从而 提高催化剂的活性和稳定性。通过改变反蛋白石结构材料的孔径大小和分布，可以实现对催化反应的选择性，进而提高反应的效率和品质。 3. 分离材料 反蛋白石结构材料的孔径大小范围广，可达到几十纳米至几微米级别，与目前 传统的分离材料相比，具有更高的分离效率和分离效果。因此，反蛋白石结构材料已被广泛应用于化学分离、生物分离、分子分离等领域。 4. 其他应用 反蛋白石结构材料还可以应用于药物缓释、电子器件、能源材料等领域。其中，反蛋白石结构材料在药物缓释领域的应用广泛，可以通过调节孔径大小和分布，实现对药物的控制释放，降低药物代谢和副作用。 总之，反蛋白石结构材料是一类新型的结构材料，具有广泛的应用前景。通过 制备不同形态、大小和分布的反蛋白石结构材料，可以实现其在吸附、催化、分离、
光子晶体 摘要：光子晶体是指具有光子带隙的周期性介电结构材料，按其空间分布分为一维、二维、三维光子晶体，一维光于晶体已得到实际应用，三维光于晶体仍处于实验室实验阶段，由于其优良的性能，未来光子晶体材料必将得到大力开发，应用前景更广泛。本文简要的论述了光子晶体的原理，理论研究，材料制备以及相关的应用。光子晶体材料是本世纪最具潜力的材料之一，至从上世间八十年代后期提出这一概念后。光于材料的研究和应用得到了很太的发展，目前在光纤和半导体激光器中已得到应用，本文就光子材料的基本概念和研究现状综合评述并对其未来发展趋势作出相应预测。 关键字：光子晶体;材料制备;前景应用 Hotonic crystal Abstract:photonic crystal is a photonic band gap in periodic dielectric structure material, according to their spatial distribution is divided into one-dimensional, two-dimensional, three-dimensional photonic crystal, one-dimensional light in crystals have been obtained the practical application, 3D light in the crystal is still in the laboratory stage, because of its excellent performance, future photonic crystal material bound to get development, application is more extensive. This paper briefly discusses the principle of photonic crystal, theoretical research, preparation and application. Photonic crystal material is the most potential of one of the materials, to the world in the late eighty put forward this concept. Light in materials research and application has been great development, present in the fiber and semiconductor lasers have been applied, the photonic materials the basic concepts and research status are summarized and the future development trends to make the corresponding prediction. Keywords: photonic crystal material preparation and its application prospect 光子晶体的原理 1、什么是光子晶体 光子晶体是指具有光子带隙的周期性介电结构材料，所谓光子带隙是由于介电常数不同的材料在空间周期性排列导致介电常数的空间周期性，使得光折射率产生周期性分布，光在其中传播时产生能带结构，在带隙中的光子频率被禁止传播，因此称光子禁带，具有光子禁带特征的材料称光子晶体。因其具有光子局域、抑制自发辐射等特性，故光子晶体也被认为是控制光子的光半导体。
纳米材料的自组装综述 专业：高分子材料与工程 摘要： 自组装技术是制备纳米结构的几种为数不多的方法之一。本文对最近几年自组装技术在纳米科技领域中的一些重大突破和成果进行较为系统地综述,主要包括以下几个方面:自组装单层膜、纳米尺度的表面改性、超分子材料、分子电子学与光子晶体。 关键词： 自组装; 纳米技术; 材料；超分子材料 1 引言 纳米科学与技术是一门在0. 1～100 nm 尺度空间研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。它以现代先进科学技术为基础,是现代科学(混沌物理、量子物理、介观物理、分子生物学) 和现代技术(计算机技术、微电子技术、扫描隧道显微技术、核分析技术) 相结合的产物。它的最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子,制造具有特定功能的产品。纳米技术作为21 世纪新的推动力,将对经济发展、国家安全、人民生活、以至于人们的思维产生深远的影响[1 ] 。 自组装是在无人为干涉条件下,组元自发地组织成一定形状与结构的过程[2 ] 。自组装纳米结构的形成过程、表征及性质测试,吸引了众多化学家、物理学家与材料科学家的兴趣,已经成为目前一个非常活跃并正飞速发展的研究领域[3 ] 。它一般是利用非共价作用将组元(如分子、纳米晶体等) 组织起来,这些非共价作用包括氢键、范德华力、静电力等[1 ,4 ] 。通过选择合适的化学反应条件,有序的纳米
结构材料能够通过简单地自组装过程而形成,也就是说,这种结构能够在没有外界干涉的状态下,通过它们自身的组装而产生。因此,自组装是制备纳米结构的几种为数不多的方法之一[2 ] ,它已成为纳米科技一个重要的核心理论和技术。纳米材料因其尺寸上的微观性，从而表现出特殊的光、电、磁及界面特性。这些特性使得纳米材料广泛应用于各种领域：涂料 [5 ]、催化剂[6-7] 、电化学[8] 、光化学[ 9]及材料科学[10-12 ](如光电子器件)。 2 自组装单层膜 分子与生物分子膜正在被广泛应用到许多研究领域。自组装单层膜就是其中的一个研究重点。它是分子通过化学键相互作用,自发吸附在固/ 液或固/ 气界面,形成热力学稳定和能量最低的有序膜。在适当的条件下,自组装单层膜可以通过不同类型的分子和衬底来制备,常用的衬底有Au (111) 、Pt(111) 、Ag 、Al 、Si 、云母、玻璃等。 目前,研究最多的自组装单层膜可以分为三种类型[13 ] :由脂肪酸自组装的单层膜; 由有机硅及其衍生物自组装的单层膜;烷烃硫醇在金表面自组装的单层膜。它们的原理很简单,一个烷烃长链分子 (带有10～20 个亚甲基单元) ,其头部基团吸附到所用的衬底上,如硫醇(S —H) 头部基团和Au (111) 衬底已被证明可以进行完美的结合,它代表了一种控制表面性质的模式。硫醇分子在溶液中很容易吸附到金衬底上,形成一密集的单层,尾部基团从表面伸向外部,通过应用带有不同尾基的硫醇分子,化学样品的表面功能可以在很大范围内进行调节。自组装单层膜有着广泛的应用,如电子传输的研究、生物
聚苯乙烯微球的制备方法 聚苯乙烯微球是一种在生物医学、材料科学、能源等领域应用广泛的微纳米材料。制 备聚苯乙烯微球不仅可以通过实验室和工业规模的方法进行，而且已经被广泛研究。本文 将介绍几种不同的方法，以及它们的优缺点。 一、乳液聚合法 乳液聚合法是制备聚苯乙烯微球最常见的方法之一。它的基本流程是在水相中加入单 体丙烯腈（AN）和苯乙烯（St），并加入表面活性剂和十二烷基苯磺酸钠（SDBS），以及 过氧化苯甲酰（BPO）作为引发剂进行聚合反应。表面活性剂是用来降低微球的粘度和防止微球的凝聚，并有助于微球的均匀分布。反应结束后，微球通过离心分离、洗涤、干燥等 步骤进行纯化和收集。 优点：乳液聚合法制备的聚苯乙烯微球尺寸均匀，制备过程简便，且成本相对较低。 缺点：乳液聚合法的最大缺点是产生大量的废水，对环境有一定的污染。 二、辅助乳液法 辅助乳液法是在乳液聚合法的基础上进行改进的方法，使用辅助表面活性剂来替代传 统的表面活性剂，并使用单一引发剂来替代等量的两种引发剂，以减少废水的产生量。辅 助乳液法的基本步骤与乳液聚合法类似。 优点：与乳液聚合法相比，辅助乳液法可以减少废水的产生，对环境污染更小。 缺点：辅助乳液法的固相产率较低，微球的形态易发生变化，粘性较大，难以得到较 大的微球。 三、反应溶剂剥离法 反应溶剂剥离法是一种将单体反应所需的有机溶剂作为剥离剂的方法。该方法的基本 流程如下：将需要制备聚苯乙烯微球的有机溶剂、单体丙烯腈和苯乙烯混合，加入引发剂、表面活性剂和剥离剂进行聚合反应。反应后，将微球分离、洗涤和干燥。 优点：反应溶剂剥离法可以制备规模较大的聚苯乙烯微球，而且微球的形态和尺寸分 布较均匀。 缺点：反应溶剂剥离法的缺点是需要大量的有机溶剂，并且需要处理溶剂和废水。微 球的悬浮性较强，制备过程中难以调控聚合反应。 四、界面反应法
光子晶体水凝胶传感器的研究进展 光子晶体水凝胶传感器在一定外界条件刺激下，其水凝胶体系会发生膨胀或收缩，进而引起光子晶体的光子带隙改变而产生响应。本文主要对光子晶体水凝胶传感器的原理及应用现状进行了综述，并提出了展望。 标签：光子晶体；水凝胶；传感器 1 前言 光子晶体是由2种或2种以上具有不同介电常数（折射率）的材料在空间按照一定的周期顺序排列所形成的具有有序结构的材料。电磁波在这种材料中传播时会受到由电介质构成的周期势场的调制，从而形成类似于半导体能带结构的光子能带。光子能带之间如果没有重叠，就会形成光子带隙。频率落在带隙中的光子无法在光子晶体中传播，所以光子晶体又被称为光子禁带材料[1，2]。按光子晶体折射率变化的周期性，可将其分为一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体，见图1。 一维光子晶体是指在一个方向上具有光子带隙的材料，图1-A是简单的一维光子晶体结构，它是由2种介质交替叠层而成的。在二维方向上具有光子带隙的材料叫二维光子晶体。典型的二维光子晶体结构（如图1-B）是由许多二维介质棒平行而均匀地排列而成。三维光子晶体是指在全方位上都有光子带隙的材料（如图1-C），落在带隙中的光，在任何方向上都被禁止传播[3]。光子晶体会产生特征性的Bragg衍射，衍射峰的波长表达式为：kλ=2d（neff2-sin2θ）1/2，其中k 为衍射级数，neff为光子晶体的平均折射率，θ为光线入射的角度（如图1-D）。由表达式可知，Bragg 衍射峰的波长取决于材料平均折射率neff和晶格参数d。通过改变晶格参数调节光子禁带结构从而使Bragg衍射峰发生位移的主要是一些柔性的胶体光子晶体[4]，如水凝胶包埋的胶体光子晶体，填充有弹性体的胶体光子晶体等。其中将水凝胶与光子晶体结合在一起制备出具有自表达特性的光子晶体水凝胶传感器已成为研究的热点。 凝胶是指含大量溶剂的三维网状结构的高分子聚合物。其网络结构一般由大分子主链及含有亲水基团和疏水基团的侧链构成[5]。智能水凝胶是一类能够响应外界刺激信号（如温度、pH值、溶剂、离子强度、电场、磁场、光、压力和特异分子等）的变化而产生可逆体积相变的水凝胶[6]。由于它同时具备了感应和响应功能，因此，如果将水凝胶与光子晶体结合起来，通过智能水凝胶对环境做出敏感响应从而引起水凝胶体积的膨胀、收缩或相转变，进而引起光子晶体光子带隙的变化，使Bragg衍射峰发生位移，宏观上可通过观察衍射峰的位移或颜色变化来对其响应性进行评价。其中颜色变化最为直观，可以被人的裸眼观察到。凝胶光子晶体在医学、生物学等领域都有成功的应用[7]。 2 光子晶体水凝胶传感器的原理及制备方法
仿生材料 材料是人类赖以生存和发展的重要基础, 是直接推动社会发展的动力, 材料的发展及其应用是人类社会文明和进步的重要里程碑。材料按其应用一般可以分为两大类: 结构材料和功能材料。结构材料主要是利用其强度、韧性、力学及热力学等性质。功能材料则主要利用其光、电、磁、声、热等特殊的物理、化学、生物学性能。材料科学水平已经成为衡量一个国家科学技术、国民经济水平及综合国力的重要标志, 许多国家都把新材料的研究放在了优先发展的地位。 自然界中的动物和植物经过45亿年优胜劣汰、适者生存的进化, 使它们能适应环境的变化, 从而得到生存和发展, 其结构与功能已达到近乎完美的程度。自古以来, 自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。道法自然, 向生物学习, 向自然界学习, 利用新颖的受生物启发而来的合成策略和源于自然的仿生原理来设计合成有机、无机、有机-无机杂化结构材料和功能材料是近年来迅速崛起和飞速发展的研究领域, 而且已成为化学、材料、生命、力学、物理等学科交叉研究的前沿热点之一。虽然仿生学的历史可以追溯到许多世纪以前,但通常认为, 1960 年美国召开的第一届仿生学讨论会是仿生学诞生的标志。仿生学一词是1960 年由美国斯梯尔(Jack Ellwood Steele)根据拉丁文“bion”(生命方式的意思)和字尾“ic”(“具有……的性质”的意思)构成的。1963 年我国将“Bionics”译为“仿生学”, 它是研究生物系统的结构、性质、原理、行为以及相互作用, 从而为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学. 简言之, 仿生学就是模仿生物的科学。 仿生学是生物学、数学和工程技术学等学科相互渗透而结合成的一门新兴科学。随着化学、材料学、分子生物学、系统生物学以及纳米技术的发展, 仿生学向微纳结构和微纳系统方向发展已成为仿生学前沿研究的一个重要分支。仿生合成(biomimetic synthesis)一般是指利用自然原理来指导特殊材料的合成, 即受自然界生物特殊结构和功能的启示, 模仿或利用生物体结构、功能和生化过程并应用到材料设计,以便获得接近或超过生物材料优异特性的新材料,或利用天然生物合成的方法获得所需材料。目前仿生材料的制备方法可简单地归纳为以下两种:⑴通过制备与生物结构或形态相似的材料以替代天然材料, 如光子晶体材料、仿生空心结构材料、仿生离子通道、仿生物体骨骼等;⑵直接模仿生物的独特功能以获取人们所需要的新材料, 如仿蜘蛛丝超韧纤维、仿荷叶超疏水材料、仿贝壳高强材料、仿壁虎脚高黏附性材料等。 1.光子晶体材料 自然界中的某些矿物或生物经过进化形成了非常绚丽的结构色。例如, 蛋白石色彩缤纷的外观并不是色素产生的, 而是与蛋白石的微观结构有关。蛋白石是由亚微米SiO2 堆积形成的矿物, 是一种天然的光子晶体, 几何结构上的周期性使某一波段的光在其间发生干涉、衍射或散射等, 从而过滤出特定波长的光, 呈现美丽的色彩。Parker等人首次在甲虫(Pachyrhynchus argus)身上发现与蛋白石一样的光子晶体结构类似物, 使其具有在任何方向都可见的金属光泽。模仿蛋白石的微观结构, 可以合成人工蛋白石结构的光子晶体,如利用单分散无机胶体粒子(SiO2)、聚合物乳胶(聚苯乙烯)及其他胶体粒子的稀溶液通过自发沉积可以得到人工蛋白石。以SiO2、聚苯乙烯等人工蛋白石为模板, 通过煅烧、溶剂溶解 等方法除去初始模板, 可以得到排列规整的反蛋白石结构材料.顾忠泽等人将聚苯乙烯微球与SiO2纳米粒子超声分散, 然后用玻璃片在其悬浮液中提拉成膜, 空气中晾干后于450℃下煅烧除去聚合物, 经氟硅烷修饰后可得到具有构造显色功能和超疏水特性的反蛋白石结构膜。最近, 李垚研究组在离子液体中, 以聚苯乙烯胶体粒子为模板, 采用电沉积技术制备了高度有序反蛋白石结构锗三维光子晶体, 离子液体中的电沉积技术有望用来制备其他活泼
精密机械加工法，半导体微纳米制造法，胶体晶体自组装法，反蛋白石结构法，液晶全息法。 制作三维光子晶体的方法最简单的是层层堆积法即把许多片状的二维周期性结构叠加成三维光子晶体基本组成单元是一维介电柱。这种方法是E.Ozbay等人提出来的。这种结构被称为“木柴垛结构” 像堆积木一样先堆好一层再按一定规则堆第二层依次堆下去最后得到一定结构的三维光子晶体。其中每一层的一维介质柱都平行排列相互间距为a;第二层介质柱与第一层介质柱夹角为90;单数层的排列是一样的 双数层的排列是一样的但是第三层与第一层位移差了a/2;第四层和第二层也也位移了a/2;第五层与第一层继续重复。实验上第一次用氧化铝做出了这种结构光子带隙在12-14GHz波段。这种三维光子晶体是具有面心四面对称性的全方位光子带隙其相邻两层有60到90度的角度变化。可以用离子束刻蚀、分子束外延以及气相沉积等手段来实现。原则上这种层层堆积方法来制造三维光子晶体很可行但是这种方法制作也有它的缺点工艺繁琐所以不适用大规模生产成本也很高。当光子晶体结构的周期降到亚微米后会受到现有半导体工艺技术的限制所以用这种制备法来制作光学波段的三维光子晶体挑战还是很大的。 激光全息干涉法是利用了激光在光阻掩模板上刻蚀的方法。它是利用多光栅光束同步激光在空间产生很好的周期性周期长度可以调节。这种方法刻蚀面积大能产生三维的空间周期结构。Berger等首次应用三个光栅的激光在硅片上形成了二维的六角周期结构光子晶体。 I.B.Divliansky应用激光干涉法制备出三维光子晶体。2001年Kondo等
人研制出制作光子晶体的一套适合多束激光脉冲干涉的光学装置该装 置可随意地改变干涉光束数而制做出一、二、三维光子晶体。总之利用多束激光干涉法很容易制备大面积且具有一定厚度的三维光子晶体 这是其他方法不容易做到的。这样可以使周期性干涉图样和相干激光的波长在数量级保持一致同时改变激光光束的传播方向、偏振和数量使三维形状的尺寸和结构发生变化从而得到各不同的对称结构。所以用激光全息干涉法制作出的光子晶体涵盖的所有光波波长的范围从而满足了人们生产研究的需要。由于光子晶体在各个方向上都具有对称性 用物理打孔的方法很难在纳米尺度下加工出复杂结构的三维光子晶体。胶体自组装法可以控制纳米粒子的堆积方式从而实现红外波段和周期可见光的三维周期结构制备的方法比较简单。蛋白石是一种具有不完全带隙的光子晶体典型的方法是用二氧化硅排列为三维面心立方结构并由可见光布拉格衍射产生出特有的颜色。天然的蛋白石是一种宝石。二氧化硅胶体在重力场作用下在悬浮液中能自发排列成有序的周期性结构通过干燥后成为合成蛋白石它由数百个纳米的二氧化硅胶体颗 粒有序排列在三维空间内而成的。现在主要有电泳法、诱导有序化法、场、自然沉降法、离心沉积法和强制有序化法等溶液中当颗粒浓度和电荷密度合适的情况下表面带有电荷的胶体颗粒经过静电力的相互 作用小球自组织生长成周期性结构从而形成胶体晶体。在毛细容器中利用胶粒与带电玻璃器壁的静电力相互作用。若所占体积分数较低时 倾向于体心立方(BCC) 点阵堆积晶体的密排面和器壁表面相互平行;
光子晶体 姓名：赵凡凡 学号：10121938
光子晶体研究进展 摘要 光子晶体是八十年代末提出的新概念和新材料，迄今取得异常迅猛的发展，是一门正在蓬勃发展的有前途的新学科。光子晶体不仅具有理论价值，更具有非常广阔的应用前景，这个领域已经成为国际学术界的研究热点。本文回顾光子晶体的发展历史，介绍光子晶体的特性、制作方法、理论研究以及应用前景。 关键词：光子晶体，光子能带，光子带隙，光子局域态，自发辐射，Maxwell方程组 我们所处的时代从某种意义上来说是半导体时代。半导体的出现带来了从日常生活到高科技革命性的影响。大规模集成电路、计算机、信息高速公路等等这些甚至连小学生都耳熟能详的东西是由半导体带来的。几乎所有的半导体器件都是围绕如何利用和控制电子的运动，电子在其中起到决定作用。半导体器件到如今可以说到了登峰造极的地步。集成的极限在可以看到的将来出现。这是由电子的特性所决定的。而光子有着电子所没有的优势：速度快，没有相互作用。因此，下一代器件扮演主角的将是光子。 光子晶体是1987年才提出的新概念和新材料 [1,2]。这种材料有一个显著的特点是它可以如人所愿地控制光子的运动 [3-5]。由于其独特的特性，光子晶体可以制作全新原理或以前所不能制作的高性能光学器件，在光通讯上也有重要的用途，如用光子晶体器件来替代传统的电子器件，信息通讯的速度快得无法想象。 1. 2.光子晶体简介 3.众所周知，电子在周期势场中传播时，由于电子波会受到周期势场的布拉格散射，会形成能带结构，带与带之间可能存在带隙。电子波的能量如果落在带隙中，传播是禁止的。其实，不管任何波，只要受到周期性调制，都有能带结构，
反蛋白石结构 是指某些结构是由三层不同的蛋白质或者说分子组成，并且它们之间呈现出不同的空间结构关系。在反蛋白石结构中，位于第二层和第三层的蛋白质之间有着特定的空间结构关系。反蛋白石结构比较容易形成，当细胞外液渗入细胞后，不会影响其正常功能，但如果细胞外液大量流入时，蛋白质复合物[gPARAGRAPH3]会从膜的外侧向内侧 运动。当其浓度降低到一定程度时，会在此处形成新的蛋白质复合物，而其周围的蛋白质复合物则开始形成反蛋白石结构。此外，另一个重要特征就是反蛋白石的化学稳定性。有人认为，反蛋白石结构的形成是膜泡运动、盐类排出过程及生物大分子本身的变形等因素共同作用的结果，其蛋白质相对富集于蛋白质的亚基上，并能有效地与外来水相隔离，使得其具有很强的抗盐能力。(二)：我们先来了解一下反蛋白石结构的形成原理： (一)：我们所学的反蛋白石结构中，最基本的构件是蛋白质分子，其次还有水分子和其他非蛋白质物质。其中，水分子位于蛋白质亚基之间。水分子和蛋白质亚基结合形成蛋白质复合物，当水分子从膜泡的水溶液进入细胞内，也会和蛋白质亚基之间发生反应。在第一步，水分子通过蛋白质亚基结合，与其发生反应。第二步，水分子将与蛋白质亚基反应形成的复合物包裹在自己外面，从而形成蛋白质复合物。由于水分子在蛋白质亚基的外面，可以防止蛋白质亚基和水溶液发生反应，所以，蛋白质亚基与水分子结合是最稳定的。因此，形成的反蛋白石结构化学性质稳定。
我们可以想象出，在结构中第二层和第三层的蛋白质之间有着特定的空间结构关系，因此，可以让两个不同的空间结构发生碰撞，形成反蛋白石结构。反蛋白石结构比较容易形成，当细胞外液渗入细胞后，不会影响其正常功能，但如果细胞外液大量流入时，蛋白质复合物Clubs会从膜的外侧向内侧运动。当其浓度降低到一定程度时，会在此处形成新的蛋白质复合物，而其周围的蛋白质复合物则开始形成反蛋白石结构。此外，另一个重要特征就是反蛋白石的化学稳定性。有人认为，反蛋白石结构的形成是膜泡运动、盐类排出过程及生物大分子本身的变形等因素共同作用的结果，其蛋白质相对富集于蛋白质的亚基上，并能有效地与外来水相隔离，使得其具有很强的抗盐能力。
反蛋白石结构光子晶体 理学名词：反蛋白石结构(inverse opal)代表了一大类可望实现完全光子带隙的结构。这种结构只要填充材料的折射率跟周边的介质（例如空气）的比值达到一定的数值时，其周期对称的结构将出现完全光子带隙。 简介： 它以SiO2，PS，PMMA等蛋白石为模板，在其空隙中填充高折射率的材料或其前体材料，填充完毕待材料在空隙间矿化后，通过锻烧、化学腐蚀、溶剂溶解等方法除去初始的SiO2或聚合物模板。原有的模板除去后得到规则排列的球形的空气孔，空气的折射率接近1，要求填充材料有高的折射率(如2.8)和所在波长的光学透明。 特性： 光子晶体的带隙越宽，其性能越好。一般而言，光子禁带会受到晶体的晶格结构及两种介质的填充率、介电常数比的影响。对于晶格结构，完全禁带更容易出现在具有近球形第一布里渊区的结构中，因此二维六角结构和三维面心结构能得到较大的带隙。周期排列的两种介质的介电常数差越大，布拉格散射越强烈，就越有可能出现光子禁带。 由已有的研究得知，降低光子晶体的对称性，可以增大光子晶体的带隙。球形构成的fcc结构具有很高的对称性，对称性引起的能级简并使它难于产生完全禁带。为了消除对称性，在fcc结构的晶胞内引入两个球形粒子构成diamond结构，能产生很宽的完全禁带。woodpile结构具有面心四方对称性，它可以看成是fcc结构沿垂直方向伸长后的结构。通过理论计算发现，fcc结构由于高对称性引起的能级简并，除了在背景材料为高介电材料、空气小球密堆积排列时能产生完全禁带，其他情况下不产生完全禁带。diamond结构实际上是基于双球结构的fcc结构，相比fcc结构，它的对称性明显降低，更容易产生完全禁带。在高介电材料中钻孔形成的diamond结构比由介质小球
三、胶体光子晶体的自组装 介绍// 光子晶体(photonic crystals) 是由两种或两种以上具有不同介电函数的材料在空间周期性排列而形成的一种人造晶体，于1987年由Eli Yablonovitch和Sajeev John正式提出的，并在其后二十年内一直是物理、化学、材料、光电子等众多领域的热点。光子晶体的一个最重要特性是由于周期性介质对光的布拉格衍射作用，存在着若干个电磁波不能通过的频率范围 ，称为光子带隙。这一性质使光子晶体具有对光子进行三维操控的可能，从而使其在制造光开关、滤波器、发光二极管、激光器、光波导及光纤等光子器件以及甚至全光光子芯片和光通讯领域具有广泛的应用前景。另外，多孔结构的胶体光子晶体可以在化学、生物学等领域有广泛的应用，例如可用作分子筛、吸附介质、催化剂载体、膜反应器，在离子交换、色谱分析、研制光电化学电池、生物传感器等方面有着越来越广泛的应用。 近年来，光子晶体的研究在结构设计和探索新加工技术方面继续前进。我们小组着力于发展新的快速、高效、经济的制备高质量胶体光子晶体的自组装方法，这也是目前制备大面积三维光子晶体中最有前景的方法之一。 我们的工作// 自99年以来至今，我们在胶体晶体自组装方面做了一些工作。我们在实验中发现了不同粒径的纳米粒子与胶体微球的协同自组装效应，最早提出了协同自组装法a(Chem. Mater.,14,83,2002; Appl.Phys.Lett.,77,4313,2000)，制备了高质量的反蛋白石结构。为了克服现有自组装生长三维胶体光子晶体方法的局限性，例如不适用于各种尺度和材料胶体颗粒，制备晶体质量不能满足实际应用需要，以及生长时间过长等问题，我们发展了一种高效率，易于控制，操作简单，生长光子晶体质量高，重复性好，适用于任何粒径和种类胶体颗粒的自组装方法(双参数生长法)—控压等温垂直生长法b(Appl.Phys.Lett.,90, 051910,2007)。另外，我们分析了协同自组装过程，发现胶体小球的不规则排列主要是由于快速生长中纳米颗粒造成的阻滞效应(jamming effect)所致。我们在双参数沉积法的基础上，利用特征红外光技术使弯月面处水的蒸发速率大大加快，提出了一种三参数生长方法—特征红外光辅助协同自组装—来制备三维有序多孔膜c(J.Am.Chem.Soc.,2008 (in press))。 基于这些已经发展的方法，我们将继续探索胶体晶体生长机理，并发展能生长更大面积、更高质量、真正可实际应用的胶体晶体的新方法。
模板法制备三维介孔材料及应用进展 摘要：本文主要概述了三维介孔材料的基本属性，包括高比表面积、大孔体积、高吸附性能等特点。重点介绍了模板法制备三维介孔材料的方法，包括软模 板法和硬模，分析了两种方法的优点和缺点，以及适用的范围。本文最后综述了 三维介孔材料的应用进展，涉及锂离子电池、太阳能电池和催化领域，为三维介 孔材料的研究和发展，提供了一种新的思路。 为早日实现国家提出的碳达峰和碳中和目标，开发能够高能量转换和存储系 统效率的新材料至关重要。自从锂离子电池、太阳能电池的商业化发展以来，极 大地丰富了人们的生产和生活。但是，随着科技的发展，对高容量、高能量和长 循环服役性能的锂离子电池和太阳能电池提出了更高的要求。因此，如何提高电 极材料对活性材料的高量负载，是解决锂离子电池和太阳能电池等能量储存和转 换器件高性能的重要手段。三维介孔材料因其极高的表面积、大孔体积，高吸附 量和良好的导电性，可以改善材料在能量和功率密度、寿命和稳定性方面的性能，在能量转换和存储应用中极具潜力。 1. 三维介孔材料概述 介孔材料是一类孔径介于2-50 nm的一类多孔材料，具有特殊的性能，包括 超高表面积、大孔体积、可调的孔径和形状，并且还在它们的中通道和孔中表现 出纳米尺度效应。这些优异的特征，对于能量存储及转换器件中具有天然的优势。具体来讲，高表面积能够提供大表面的反应或相互作用位点的数量，在吸附、分离、催化、储能等界面效果显著。然而，高表面积并不一定能够提升器件的性能，而是要根据实际的应用场景而定[1]。 大的孔体积，可以有助于活性材料的负载，在电池的电化学循环过程中可以 迅速适应体积膨胀和应变松弛，增强材料的电化学性能。而均匀可调的介孔通道，可以促进原子、离子和大分子快速通过块体材料传输，从而增加可以参与反应的
（19）中华人民共和国国家知识产权局 （12）发明专利申请 （10）申请公布号 CN108417852A （43）申请公布日 2018.08.17（21）申请号CN201810147268.6 （22）申请日2018.02.12 （71）申请人山东大学 地址250061 山东省济南市历下区经十路17923号 （72）发明人王俊;侯越;党锋;赵兰玲;侯传信;翟艳杰;李红宇;黄启顺 （74）专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司 代理人王志坤 （51）Int.CI 权利要求说明书说明书幅图 （54）发明名称 一种高性能反蛋白石结构氧化铈-碳复合锂氧气电池正极催化材料及其制备方法 （57）摘要 本发明提供一种高性能反蛋白石结构氧化 铈‑碳复合锂氧气电池正极催化材料及其制备方 法。所得反蛋白石结构氧化铈‑碳复合材料为纳米 量级，具有非常大的比表面积和高电导率，表现 出良好的循环性能，且该材料的反蛋白石结构可 以有效解决在充放电过程中体积膨胀和收缩的问 题。同时原料廉价易得，制备方法简便，产率 高，通过采用水热法和生物矿化法相结合即可获
得，为锂氧气电池的大规模工业化生产和实际应 用提供有效助益。 法律状态 法律状态公告日法律状态信息法律状态 2018-08-17公开公开 2018-08-17公开公开 2018-08-17公开公开 2018-09-11实质审查的生效实质审查的生效 2018-09-11实质审查的生效实质审查的生效 2020-04-17授权授权
权利要求说明书 一种高性能反蛋白石结构氧化铈-碳复合锂氧气电池正极催化材料及其制备方法的权利要求说明书内容是....请下载后查看
硅基光子晶体的研究 从真空管到超大规模集成电路，人类跨出了巨大的一步、半个世纪以来，电子器件的迅猛发展使其广泛应用于生活和工作的各个领域，它尤其促进了通讯和计算机产业的发展。然而，进一步小型化以及在减小能耗下提高运作速度，几乎是一种挑战、由于电子器件是基于电子在物质中的运动，在纳米区域内，量子和热的波动使它的运作变得不可靠了，人们感到了电子产业的发展极限。由于光子是以光速运动的粒子，以光子为载体的光子器件有比电子器件高得多的运行速度，光子在电介质传播每秒可以携带更多的信息，其传输带宽要远大于金属导线，并且光子受到的相互作用远小于电子，因而光子器件的能量损耗小、效率高，人们转而把目光投向了光子，提出了用光子作为信息裁体代替电子的设想。类似于电子产业中的半导体材料，光子产业中也存在着一种基础材料——光子晶体（Photonic Crystals ）。 光子晶体（Photonic Crystals ）是由具有不同介电常数（折射率）的材料按照某种空间有序排列的的其周期可与光波长相比的人工微结构。介电函数的周期性变化能够调制材料中光子的状态模式，使光子带隙出现，当光的频率位于光子带隙范围内，它将不能在光子晶体中的任何方向传播。因此，光子晶体也常称为光子带隙材料（Phtonic Band Gap Materials ）。光子晶体将成为光电集成、光子集成、光通讯的关键性基础材料，所以光子晶体又成为“光学半导体”。它广阔的应用前景使光子晶体成为当今世界范围的 一个研究热点，得到了迅速的发展。 硅材料是现代集成电路工业的基础性材 料，是人类制备工艺最成熟、研究最深入、 了解最清楚的材料之一。硅的折射率 较高 （在波长为1.1μm 时n=3.53），满足完全 光子带隙的光子晶体的要求，且硅对通信领 域所采用的两个波长1.3μm 和1.55μm 来说 是透明的，所以硅材料是制备光子晶体的良 好材料。近几年硅基光电集成取得了一些突 破，研究硅基光子晶体，将大大促进硅基光电集成，全光集成技术的发展。 本研究方向着重研究硅基光子晶体和二氧化硅蛋白石光子晶体的制备和性质，研究 采用自组装方法获得的蛋白石胶体晶体为模板，制备硅的反蛋白石结构，理论计算表明三维周期结构只具有赝光子带隙，这种由数百纳米的单分散二氧化硅小球自组装面心密排堆积而成的反蛋白石结构具有完全的光子带隙。 光子晶体的广阔的应用前景使其 成为当今世界范围的一个研究热点
复旦大学团队实现电化学储能技术新突破在各种储能和转换技术中，可充电锂氧气电池以其优异的理论能量密度而引起了广泛关注，其理论能量密度是传统锂离子电池的近十倍,非常有希望应用于商业化的电化学储能设备，从而缓解能源危机和减少环境污染等问题。然而，锂空气电池仍然面临很多的挑战，包括低于预期的比容量、相当高的过电势和缺乏循环稳定性等。这也就意味着，引入具有合理结构的正极催化剂材料来促进锂空气电池缓慢的电极动力学过程是十分迫切的。常用的高效催化剂有贵金属及合金、过渡金属氧化物、钙钛矿和金属氮化物、碳化物等。其中，过渡金属氧化物具有成本低、易合成、储量丰富以及催化活性高等优点，已被广泛用作锂氧气电池的正极材料。而氧化铈（CeO2）是一种由面心立方晶胞组成的方萤石结构，具有良好的结构稳定性和优异的催化活性。它的电子排布比较独特，在催化过程中，Ce3+和Ce4+之间容易相互转化，可以保证充放电反应的持续快速发生。另外，CeO2的结构中存在氧空位缺陷，可以在锂氧气电池放电反应中达到氧气泵的效果，将其用作锂氧气电池催化剂从而实现其电化学性能的大幅提升是十分具有发展前景的。因此，利用超组装合成策略把精准控制的氧化铈纳米晶体与多维多尺度的框架结构相结合，可以实现智能化锂氧气电池的新突破。【成果简介】近日，复旦大学孔彪研究员（通讯作者）等在Advanced Energy Materials(IF 24.884)期刊上在线发表了题为“Interfacial Super-Assembled Porous CeO2/C Frameworks Featuring Efficient and Sensitive Decomposing Li2O2for Smart Li-O2Batteries”的
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利说明书 (10)申请公布号CN 113354837 A (43)申请公布日2021.09.07 (21)申请号CN202110625737.2 (22)申请日2021.06.04 (71)申请人南京鼓楼医院 地址210008 江苏省南京市鼓楼区中山路321号 (72)发明人赵远锦孔彬王月桐张大淦刘睿 (74)专利代理机构32252 南京钟山专利代理有限公司 代理人刘佳慧 (51)Int.CI C08J3/075(20060101) C08L89/00(20060101) A61L27/24(20060101) A61L27/52(20060101) 权利要求说明书说明书幅图(54)发明名称 一种用于体外构建组织支架的图案 化反蛋白石胶原水凝胶及其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于体外构建组 织支架的图案化反蛋白石胶原水凝胶及其 制备方法，制备方法包括以下步骤：步骤 一、在重组装人胶原溶液中逐滴滴加甲基
丙烯酸酐，再通过透析和冷冻干燥得到甲 基丙烯酸酐修饰的重组装人胶原；步骤 二、将二氧化硅纳米粒子分散到无水乙醇 中，配制为二氧化硅分散液，将载玻片垂 直插入到二氧化硅分散液中，在40‑60℃ 温度下，随着乙醇的挥发，二氧化硅纳米 粒子在载玻片上沉积，得到光子晶体模 板；步骤三、将RHCMA水凝液溶液灌注 到步骤二获得的增强光子晶体模板上，并 将掩膜板置于上方，紫外光照固化，然后 将二氧化硅纳米粒子刻蚀掉，得到图案化 的反蛋白石胶原水凝胶。本发明具有操作 简易、方便可靠、可定制化等优点。 法律状态 法律状态公告日法律状态信息法律状态 2021-09-24实质审查的生效实质审查的生效2021-09-07公开公开 2022-03-25授权发明专利权授予