Construction des cristaux photoniques colloïdaux et progrès dans leurs applications à la détection intelligente

Xu Liang ,  

A-qing Tian ,  

Shuai Liu ,  

Chun Gao ,  

Wei Wang ,  

Hai-ying Tan ,  

Wei Jiang ,  

Jing Jin ,  

摘要

Les cristaux photonique sont des microstructures artificielles composées de matériaux à constantes diélectriques différentes arrangés périodiquement. Leur bande interdite photonique peut générer des couleurs structurales et répondre optiquement aux stimuli externes, attirant une grande attention dans le domaine de la détection intelligente. Cet article passe en revue de manière systématique les stratégies générales de construction des cristaux photoniques colloïdaux, les mécanismes de changement de couleur liés à la détection, ainsi que les avancées récentes dans la détection physique, chimique et biologique. Tout d'abord, les méthodes générales de construction des cristaux photoniques, telles que l'induction par évaporation, par champ extérieur, par polymérisation, par sursaturation et par moulage, sont résumées avec une analyse de leurs avantages et limites. Ensuite, trois mécanismes typiques de détection basés sur le changement d'indice de réfraction, le changement de distance du réseau et la transition ordonné-désordonné des cristaux photoniques sont expliqués. De plus, les applications des capteurs à cristaux photoniques dans la détection physique de la force mécanique et de la température, la détection chimique de l'atmosphère/l'humidité/pH/ions et de petites molécules, ainsi que la détection biologique immunologique/aptamère/enzymatique/marques moléculaires sont résumées. Enfin, les défis actuels liés à la vitesse de réponse, à la stabilité à long terme et à la cohérence de la production en masse sont évoqués, ainsi que les perspectives de développement vers la synergie multi-mécanismes, la fusion multimodale et l'intégration intelligente, fournissant une référence pour la transition de ce domaine du laboratoire à l'application pratique.

关键词

cristaux photoniques;auto-assemblage;couleur structurale;détection intelligente;détection visuelle

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