[發(fā)明專利]磁可調諧光子晶體在非極性溶劑中的組裝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080018370.8
• 申請日: 2010-02-23
• 公開（公告）號: CN102822085A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設計）人: Y·殷;J·葛
• 申請（專利權）人: 加州大學評議會
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B82B1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李進;林毅斌

相關申請的交叉引用

本申請要求2009年2月23日提交的第61/154,659號美國臨時專利申請和2009年2月23日提交的第61/154,717號美國臨時專利申請的優(yōu)先權，上述申請通過該引用以其整體結合到本文中。

技術領域

本發(fā)明涉及一種在非極性溶劑中建立長程靜電斥力的方法和體系，其使得超順磁性膠體能夠組裝成具有磁可調諧光子屬性的有序結構。

背景

可認識到，研究人員過去已經合成了能形成有序結構的磁鐵礦納米粒子。例如，利用單一材料動態(tài)調諧結構色已通過對超順磁性膠體納米晶簇(CNC)溶液施加外部磁場證明，參見例如Ge，J.，Hu，Y.和Yin，Y.，Highly?tunable?superparamagnetic?colloidal?photonic?crystals(高度可調諧的超順磁性膠體光子晶體)，Angew.Chem.Int.第46版，7428-7431(2007)。這些有序結構衍射光從而產生各種顏色，其中顏色的波長取決于有序結構中納米晶體的間距。間距可通過改變納米粒子的屬性調諧，例如，可改變CNC的光子帶隙以利用快速響應時間覆蓋整個可見光譜，如Ge，J.和Yin，Y.，Magnetically?tunable?colloidal?photonic?structures?in?alkanol?solutions(鏈烷醇溶液中的磁可調諧膠體光子結構)，Adv.Mater.20，3485-3491(2008)所述。然而，該特征在制造業(yè)中成本效益合算和可衡量的實施將大大簡化多色商品例如電子設備、顯示器和傳播媒介(vehicle)的生產。

此外，使用納米晶體的在前研究傳統(tǒng)上局限于使用極性溶劑。因此，也將非常有利的是，能夠使用這些材料在與制造和加工技術相適合的非極性溶劑中研究。

本發(fā)明在此描述包含能夠用于非極性溶劑的改性納米粒子的組合物、與溶劑組分聯(lián)合的改性納米粒子以及制備和使用這些組合物的方法。

概述

依據一個例示性實施方案，一種形成衍射光以產生顏色的有序結構的方法，包括：用疏水涂層涂覆多個納米粒子使得納米粒子可溶于非極性溶劑溶液中；和將電荷控制劑加入非極性溶劑溶液中，其中電荷控制劑增強納米粒子間的電荷分離，以形成具有可調諧的粒子分離的有序結構。

依據另一個例示性實施方案，一種形成衍射光以產生顏色的有序結構的方法，包括：用疏水涂層涂覆多個磁鐵礦晶體使得晶體可溶于非極性溶劑溶液中；和將表面活性劑加入非極性溶劑溶液中，其中表面活性劑增強晶體間的電荷分離，以形成具有可調諧的粒子分離的有序結構。

本公開的一個或多個實施方案的細節(jié)示于附圖和下文說明。其它特征、目的和優(yōu)點根據說明書和附圖以及權利要求將顯而易見。

附圖簡述

附圖被包括以提供本發(fā)明的進一步理解，且并入和構成本說明書的一部分。附圖闡述本發(fā)明的實施方案，并與說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。附圖中，

圖1顯示通過引入電荷控制劑丁二酸雙(2-乙基己基)酯磺酸鈉(AOT)在非極性溶劑中超順磁性膠體表面產生負電荷(左)，和當施加外部磁場時這種帶電粒子組裝成可調諧的光子結構(右)的示意圖。

圖2顯示在163-nm(115/24-nm)Fe₃O₄SiO₂粒子的1，2-二氯苯(DCB)溶液中的正十八烷基三甲氧基硅烷(ODTMS)響應于具有通過改變磁鐵-樣品距離實現的不同強度的外部磁場的反射波譜；其中，當距離以0.2cm的步長從4.3cm減至2.3cm時，衍射峰藍移；和其中插圖顯示在具有兩種不同強度的磁場中衍射綠光和紅光的DCB溶液的數碼照片。

圖3a和3b分別顯示含有167-nm(103/32-nm)Fe₃O₄SiO₂粒子以及(a)0mg和(b)1mg?AOT的1.5mL?DCB溶液響應于具有不同強度的外部磁場的反射波譜。

圖3c和3d顯示在具有5種不同強度的磁場中(c)衍射波長和(d)強度對AOT濃度的依賴性。

圖4顯示依據一個例示性實施方案磁場強度對所用NdFeB磁鐵的樣品-磁鐵距離的依賴性。