第24卷第1期 2009年1月
文章编号：1000-324X(2009)01-0057-04
无机材料学报
Joumal of Inorganic Materials
Vol.24, No.1 Jan.，2009
一种天然湿敏性二维可调光子带隙材料及其光学性能研究
张伟钢，严俊，汪港，李浩璇，张刚生
（广西大学化学化工学院，南宁530004）
摘要：采用反射光谱、扫描电镜及理论模拟计算对三角帆蚌韧带的结构色及微结构进行了较为系统的研究.结果表明：韧带从湿润到干燥状态，其反射峰波长从460nm蓝移至423nm，且反射峰强度逐渐降低，相应的颜色从蓝色转变为背景色揭色.韧带的结构色是由韧带中定向排列的文石纤维和蛋白质构成的二维光子结构引起的，该结构中文石纤维粒径为(122±14)nm，相邻文石纤维中心间距为(133±15)nm.水对韧带的反射峰强度及光子带隙范围具有明显的调
节作用，可见韧带具有湿敏性二维可调光子带隙结构特征，属于一种天然的湿敏性二维可调光子带隙材料，关键调：贝壳韧带；二维可调光子结构：湿敏性；结构色
中图分类号：TB332
文献标识码：A
ANatural Humidity Sensitive Two-dimensional Tunable Photonic Band
GapMaterialanditsOptic Properties
ZHANG Wei-Gang,YAN Jun, WANG Gang,LI Hao-Xuan,ZHANG Gang-Sheng(College of Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China)
Abstract: The structural color and microstructure of the bivalve ligament of Hyriopsis cunimgii were investi-gated by reflection spectra, scanning electron microscope and theoretical simulation. The results are listed as follows, reflection peak wavelength of the ligament blue-shifts from 460nm to 423nm with the increase of air drying time from O to 6Omin, and the reflectivity decreases gradually, relevant color changes from blue to brown background color. The structural color in the ligament is produced by the 2D photonic structure con-sisting of aligned aragonite fibers and proteins, in which the diameter of aragonite fiber and the inter-fiber spacing is (122 ± 14) nm and (133 ±15)nm, respectively. Water can reversibly tune the reflectivity of re flection peak and the scope of photonic band gap (PBG), revealing that the ligament is characteristic of hu-midity sensitive 2D tunable PBC structure. It is concluded that the ligament belongs to the natural humidity sensitive 2D tunable PBG material.
Key words: bivalve ligament; 2D tunable photonic structure; humidity sensitive; structural color
可调光子带隙材料自1996年首次由Weissman 等发现以来，由于其在光学传感器、高灵敏性蒸汽探测器等领域具有重要应用价值而引起了材料学界的极大兴趣[2,3]，目前已发现热敏性、湿敏性、电敏性及磁敏性等多种类型的凝胶质（反）opal型三维可调光子带隙材料",46]但对于二维可调光子带隙材料的研究较少[7,8]，并且，凝胶质材料在力学强度及硬度等方面存在不足，因而，如能找到一种主要由无机材料组成的二维可调光子带隙材料，必将大大提高此
收稿日期：
2008-05-07，收到修改稿日期：2008-09-04
基金项目：
国家自然科学基金（40772033）
类材料的力学性能及应用前景，
双壳纲贝壳韧带主要由无机文石纤维材料及蛋白质组成[9]，具有良好的力学性能[0].最近，本课题组在大珠母贝湿润韧带中发现蓝色结构色，并确认其结构色是由其二维光子结构引起的"]而目前有关淡水贝韧带的结构色及韧带中可调光子带隙结构特征的研究尚未见报道.为此，本工作以淡水贝三角帆蚌韧带为研究对象，对其微结构和不同状态下的光子带隙变化特征进行了较为系统的研究，
作者简介：张伟钢（1982-），男，硕士研究生，通讯联系人：张生，教授.E-mail；zhangga@gxu.edu.cn 万方数据