▌R1 在微/纳米阵列及其器件研究中的应用
对基于光子晶体-金属-凝胶复合膜的 pH 传感器进行宏观角分辨衍射光谱表征
光子晶体
纳米材料
化学传感器
胶体晶体
角分辨光谱
【概述】中科院固体物理研究所李越教授，主要从事 微/纳米阵列及其器件 的应用研究，利用单层胶体晶体有序性的特点，发展低成本有序阵列合成方法，并研究基于不同有序阵列的性质。近期，李教授在 Journal of Materials Research 上发表了一篇题为《Gold nanoshell arrays-based visualized sensors of pH: Facile fabrication and high diffraction intensity》的文章。
图1，光子晶体-金属-凝胶复合膜 (CAuHCF) 的合成过程示意图、SEM 图及样品实物图
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作者创造性的开发了一种简单有效，制作光子晶体-金属-凝胶复合膜 (CAuHCF) 的方法。CAuHCF 由 2D PS 胶体晶体、Au 纳米壳层及水凝胶复合膜组成。其具体合成过程如 图1。CAuHCF 膨胀时，2D PS 阵列的空间会增大，进而导致衍射光谱的红移，且衍射颜色随 pH 值而变。因此，通过观测衍射光谱及颜色变化就可以确定 pH 值。基于上述原理的 pH 传感器具有制作简单、衍射光谱强等优点。
【样品 & 测试】为表征 CAuHCF 样品的衍射光谱特性及其与 pH 值的关系，作者研究了这种 2D PS 样品的反射光谱及其在不同 pH 值下的特定角度衍射光谱（图2）。
图2，CAuHCF 样品的光谱特性及其与 pH 值的关系
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通过测量发现，随着 pH 值的增加，样品特定角度的衍射光谱会发生红移，且颜色也由蓝色渐变为红色。在 pH 为 4.81 的情况下，CAuHCF 的衍射光谱强度明显高于 2D PS 胶体晶体衍射光谱强度，差异约为 30 倍。图2a 为 CAuHCF 的特定角度衍射光谱随着 pH 值的变化，图2b 为样品颜色随着 pH 值的变化，图2c 为样品与 2D PS 衍射光谱强度对比（pH=4.81），图2d 为不同 pH 值下，样品与 2D PS 的衍射光谱强度对比。
文中对于特定角度的衍射光谱测量均使用复享光学的 R1 来完成的，图3 为文章中对 复享光学角分辨 相关产品的标注。
【总结】本文提出一种简单方法制造光子晶体-金属-凝胶复合膜 （CAuHCF），并从实验及理论两个角度证明了 CAuHCF 的特定角度衍射光谱强度可用来表征 pH 值的变化。CAuHCF 的衍射光谱强度明显强于普通的 2D PS 胶体晶体，其在 PH 值探测方面表现出了更为优异的灵敏度，实现了一种高衍射强度的可视化 pH 传感器。
复享光学的 角分辨测量系统 R1 在文中的特定角度衍射光谱测量方面起到了不可替代的作用，为该领域研究提供了完整的解决方案。▌
【参考文献】
✽ Men, D. D, et al. "Gold nanoshell arrays-based visualized sensors of pH: Facile fabrication and high diffraction intensity." Journal of Materials Research 32.4(2017):717-725. Link