超材料(Metamaterial)是一類具有特殊性質的人造材料，這些材料是自然界沒有的。它們擁有一些特別的性質，比如讓光改變它們的通常性質，而這樣的效果是傳統材料無法實現的。目前，超材料通常是通過對計算機模擬結構進行物理光刻來完成，很難采用化學合成的方法實現。膠體光子晶體(Colloidal photonic crystals, CPC)是一類由單分散微球自組裝而成的新型光學微結構材料，其具有獨特的光學特性（光擴散、光學增強和布拉格衍射效應），尤其是其特定波長的光子帶隙可選擇性的操縱光子的傳播，促進光子發射增強。因此，基于化學合成的膠體光子晶體微球的超材料制備被寄予期望。
盡管膠體光子晶體自1957年發明以來，其固含量（通常在5-10%）與組裝效率低制約其大規模工業化應用。常規乳液聚合通常使用單一表面活性劑，這種情況下，高固含量與單分散性二者難以同時滿足。一方面，在合成高固含量乳液時，單一離子表面活性劑提供的微球之間的排斥力不足，常出現團聚現象，無法獲得單分散的粒徑分布。另一方面，由于乳液的粘度隨著固體含量的增加而增加，較高的粘度會影響乳膠的單分散性。
針對上述難題問題，南京工業大學化工學院、材料化學工程國家重點實驗室陳蘇教授團隊設計出靜電和空間雙穩定平衡體系，制備出固含量為55 wt.%的單分散聚（苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸）（P(St-BA-MAA)）膠體乳液。與傳統低固含量膠體光子晶體（10%）相比其組裝效率提供了280%，更重要的是，通過磁控濺射法實現了折射率接近零的銀涂層膠體光子晶體（Ag@CPC）制備，呈現出獨特超材料的特性。由于其組裝效率高，Ag@CPC超材料涂層實現了CdSe@ZnS量子點(Quantum dots, QDs)約11倍光致發光（PL）增強，為高質量、節能的液晶顯示（LCD）器件提供了新途徑。此外，Ag@CPC超材料涂層具有強大的節能功能。
該研究成果于近日發表在國際重要刊物《Advanced Materials》上。(Facile Access to High Solid Content Monodispersed Microspheres via Dual-Component Surfactants Regulation towards High-Performance Colloidal Photonic Crystals, DOI: 10.1002/adma.202312879)。
該課題得到了國家自然科學基金重點項目、國家重點研發計劃、國家青年自然基金、江蘇省高校優勢學科建設工程、材料化學工程國家重點實驗室等基金的資助和支持。
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