[發明專利]一種基于光子晶體的白光光源的制備方法

無效

• 申請號: 201210134650.6
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102690432A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 鮑斌;王京霞;宋延林
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C08L25/06;C08L33/12;C08L33/02;C09K11/06;G02B1/02;C30B33/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于發光與照明技術領域，涉及光子晶體的應用技術，尤其涉及利用光子晶體的布拉格鏡面反射效應的這一性質，以光子晶體調控熒光共振能量轉移給體-受體對的二色熒光強度，得到光譜滿足白光條件的高效率制備白光光源的方法。

背景技術

熒光染料分子是指吸收某一波長的光波后能發射出另一波長大于吸收光的光波的物質。熒光染料在發光、照明方面具有廣泛的應用。近些年來，由于能源危機以及照明的需要，人們對照明光源特別是白光光源的研究產生了很大的興趣。白光光源的制備目前所采用的方法包括以下幾個方面：(1)通過三基色(藍、綠、紅)或者二基色(藍、橙)的復合產生白色光；(2)通過波長的下轉換產生白光。

對于二基色熒光復合制備白光光源而言，一個常用的方法是基于熒光共振能量轉移(FRET)原理，通過單波長激發，得到兩種不同發射波長的熒光。在部分FRET過程中，給體受激發后，將一部分能量通過光波發射形成熒光，另一部分能量通過偶極-偶極間的作用傳遞到受體，使得受體發射熒光。因而形成二色復合的熒光。當兩種熒光光譜匹配時，通過光譜計算得到的CIE值落在白光區域，由此得到白光光源。其中FRET效率強烈依賴于給體受體間的距離，通常利用FRET現象的技術都需要通過特殊的設計，使得給體與受體間的距離在能夠實現轉移的范圍內，達到較高效率的轉移。

本發明的方法是在實驗室已有技術的基礎上，基于光子晶體可以對熒光光譜進行調控的原理，通過特定波長的光子晶體調節給體與受體的光譜，使得給體與受體的光譜匹配，從而得到白色熒光。本發明不需要經過繁瑣的設計拉近能量轉移中的給體-受體對，只需要借助光子晶體對熒光信號的放大作用，對于僅存在微弱的能量轉移效應的熒光分子對，利用光子晶體增強光譜中較弱的熒光部分，從而獲得白光光源。本發明的這一思路，目前未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用光子晶體調控二色熒光的光譜以得到白光光源的方法，利用光子晶體在光子禁帶的頻率范圍內光不能透過而被反射的性質以及部分熒光共振能量轉移的原理，用以調控二色熒光的光譜，實現紫外激發雙波長發射，并對其中較弱的熒光部分選擇性增強而對另外一部分光譜基本不產生影響。

本發明是以光子晶體選擇性增強熒光染料的熒光強度，通過藍、橙二基色復合獲得白色熒光。本發明主要是利用光子晶體的光子禁帶性質以及部分熒光共振能量轉移(FRET)原理，在光子晶體薄膜上旋涂發射藍、橙兩種顏色的熒光染料摻雜的高分子薄膜。通過紫外光源激發，兩種染料間發生部分熒光共振能量轉移，同時發射藍、橙兩種不同波長的熒光，通過光子晶體的熒光調控作用使得二基色的熒光光譜相匹配，從而獲得白色熒光。

本發明中涉及的調控二色熒光的光譜得到白光光源的方法，其基本要求是在不改變光子晶體結構和光學性質的基礎上，利用光子晶體的光子禁帶性質，在耐溶劑性的光子晶體上旋涂兩種染料摻雜的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的氯仿溶液，耐溶劑性的光子晶體在某一范圍內對一定波長的光具有反射的性質，而對于另外一些范圍的光不會產生影響，從而實現對光譜的調控，增強光譜中較弱的部分，形成光譜匹配的白色熒光。

本發明利用光子晶體對熒光的選擇性增強作用增強熒光共振能量轉移中較弱的光，使得不需要經過特殊的設計拉近給體-受體間的距離以提高轉移效率即可得到較強的受體發射熒光。本發明的方法使得在給體中只需要摻雜少量的受體，從而減小受體對給體的熒光淬滅效應。利用光子晶體對受體光譜的選擇性增強以使其與給體光譜相匹配，由此得到高效率的白光光源。

本發明的基于光子晶體的白光光源的制備方法包括以下步驟：

(1)將含有濃度為0.3～0.5wt％的相同粒徑的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球的乳液置于恒溫恒濕箱中，于溫度為70～90℃和濕度為70～90％的條件下，采用自組裝的方法，將上述相同粒徑的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球沉積在基底(如玻璃、硅片或不銹鋼板等)上，在基底上形成由相同粒徑的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球構成的光子晶體薄膜；