Construção de cristais fotônicos coloidais e avanços em suas aplicações na detecção inteligente

Xu Liang ,  

A-qing Tian ,  

Shuai Liu ,  

Chun Gao ,  

Wei Wang ,  

Hai-ying Tan ,  

Wei Jiang ,  

Jing Jin ,  

摘要

Cristais fotônicos são microestruturas artificiais feitas de materiais com diferentes constantes dielétricas organizadas periodicamente. Sua banda proibida fotônica pode gerar cores estruturais e responder opticamente a estímulos externos, atraindo grande atenção no campo da detecção inteligente. Este artigo revisa sistematicamente as estratégias gerais para construir cristais fotônicos coloidais, os mecanismos de mudança de cor para detecção e os avanços recentes na detecção física, química e biológica. Primeiro, resumem-se os métodos gerais para construir cristais fotônicos, incluindo indução por evaporação, indução por campo externo, indução por polimerização, indução por supersaturação e método titular, analisando as vantagens e limitações de cada um. Depois, são explicados três mecanismos típicos de detecção baseados na mudança do índice de refração, na mudança do espaçamento da rede e na transição ordem-desordem dos cristais fotônicos. Além disso, resumem-se exemplos de aplicação de sensores de cristais fotônicos na detecção física de força mecânica e temperatura, na detecção química de atmosfera/umidade/pH/íons e pequenas moléculas, assim como na detecção biológica imunológica/aptâmero/enzimática/marcação molecular. Por fim, são destacados os desafios atuais relacionados à velocidade de resposta, estabilidade a longo prazo e uniformidade na produção em massa, e são vislumbradas as direções futuras, como a sinergia multi-mecanismo, a fusão multimodal e a integração inteligente, fornecendo referências para a transição desse campo do laboratório para aplicações práticas.

关键词

cristais fotônicos;auto-montagem;cor estrutural;detecção inteligente;detecção visual

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