Construcción de cristales fotónicos coloidales y avances en sus aplicaciones en detección inteligente

Xu Liang ,  

A-qing Tian ,  

Shuai Liu ,  

Chun Gao ,  

Wei Wang ,  

Hai-ying Tan ,  

Wei Jiang ,  

Jing Jin ,  

摘要

Los cristales fotónicos son microestructuras artificiales formadas por materiales con diferentes constantes dieléctricas dispuestos periódicamente. Su banda prohibida fotónica puede generar colores estructurales y responder ópticamente a estímulos externos, atrayendo gran atención en el campo de la detección inteligente. Este artículo revisa sistemáticamente las estrategias generales de construcción de cristales fotónicos coloidales, los mecanismos de cambio de color para detección y los avances recientes en detección física, química y biológica. En primer lugar, se resumen los métodos generales para construir cristales fotónicos, incluyendo inducción por evaporación, inducción por campo externo, inducción por polimerización, inducción por sobresaturación y método de plantilla, analizando las ventajas y limitaciones de cada uno. En segundo lugar, se explican tres mecanismos típicos de detección basados en el cambio del índice de refracción, el cambio de distancia reticular y la transición ordenado-desordenado de los cristales fotónicos. Además, se resumen ejemplos de aplicaciones de sensores fotónicos en la detección física de fuerza mecánica y temperatura, la detección química de atmósfera/humedad/pH/iones y moléculas pequeñas, así como la detección biológica inmunitaria/aptámero/enzimática/impresión molecular. Finalmente, se señalan los desafíos actuales relacionados con la velocidad de respuesta, la estabilidad a largo plazo y la uniformidad en la producción a gran escala, y se vislumbran direcciones futuras como la colaboración multimecánica, la fusión multimodal y la integración inteligente, proporcionando referencias para la transición de este campo del laboratorio a aplicaciones prácticas.

关键词

cristales fotónicos;autoensamblaje;color estructural;detección inteligente;detección visual

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