本發(fā)明涉及磁性納米光電材料的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種磁性熒光光子晶體及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、熒光材料作為一種發(fā)光材料由于其明亮、穩(wěn)定且不易褪去的熒光色而得到廣泛的應(yīng)用，其被大量用于生物標(biāo)記，顯示器，醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

2、光子晶體材料具有獨(dú)特的周期性結(jié)構(gòu)，由于光子帶隙的存在使得光子晶體可以控制光的傳播，響應(yīng)性光子晶體由于其可調(diào)的光子帶隙，可以使結(jié)構(gòu)色在可見光范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)可逆變化，從而控制光的顏色和強(qiáng)度；而一維磁響應(yīng)光子晶體的結(jié)構(gòu)色可以隨著外界磁場(chǎng)大小和方向的變化而變化，或者將其組裝成三維電響應(yīng)性光子晶體，其顏色和強(qiáng)度也會(huì)隨電場(chǎng)大小的變化而改變，且這種變化是可逆的。在施加磁場(chǎng)的過程中，超順磁納米粒子在磁場(chǎng)的作用下發(fā)生取向，組裝成規(guī)則的具有周期性的一維鏈狀結(jié)構(gòu)，超順磁納米粒子的晶格間距會(huì)隨之發(fā)生改變，從而對(duì)光的顏色和強(qiáng)度進(jìn)行控制。將熒光材料與一維磁響應(yīng)光子晶體結(jié)合制備的器件或裝置，可以進(jìn)一步豐富光子晶體對(duì)顏色及光強(qiáng)的調(diào)控。二者結(jié)合而成的新型光學(xué)材料在光學(xué)信息圖案、光學(xué)器件、光學(xué)元件、光學(xué)顯示、光學(xué)傳感、光學(xué)檢測(cè)、光學(xué)防偽等領(lǐng)域有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但是目前還沒有一維磁響應(yīng)光子晶體與熒光材料結(jié)合的研究，且目前制備的一維磁性光子晶體光學(xué)材料只能表現(xiàn)出光子晶體結(jié)構(gòu)顏色，光學(xué)性能的調(diào)控有待進(jìn)一步提高。

3、因此，提供一種新型的磁性熒光光子晶體并且同時(shí)擁有結(jié)構(gòu)顏色和熒光色彩，對(duì)于豐富顏色和強(qiáng)度可調(diào)的磁性納米光電材料的方案十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)提供一種磁性熒光光子晶體及其制備方法與應(yīng)用，用于豐富磁性光子晶體顏色和強(qiáng)度的調(diào)控手段。

2、為達(dá)到上述技術(shù)目的，本技術(shù)采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供一種磁性熒光光子晶體，其包括復(fù)合物與可聚合基質(zhì)，所述復(fù)合物包括單分散核殼粒子與熒光材料的復(fù)合物、超順磁納米鏈與熒光材料的復(fù)合物、單分散核殼粒子、超順磁納米鏈中的一種或幾種。復(fù)合（結(jié)合或混合）的方式包括：?jiǎn)畏稚⒑藲ちＷ踊虺槾偶{米鏈與熒光材料表面接枝、單分散核殼粒子或超順磁納米鏈與熒光材料表面吸附、熒光材料與單分散核殼粒子或超順磁納米鏈在核殼內(nèi)接枝、熒光材料與單分散核殼粒子或超順磁納米鏈在核殼內(nèi)吸附、不含熒光材料的單分散核殼粒子或超順磁納米鏈與含有熒光材料的可聚合基質(zhì)混合、含有熒光材料的單分散核殼粒子或超順磁納米鏈與含有熒光材料的可聚合基質(zhì)混合、含有熒光材料的單分散核殼粒子或超順磁納米鏈與不含熒光材料的可聚合基質(zhì)混合、熒光材料與含有單分散核殼粒子或超順磁納米鏈的可聚合基質(zhì)化學(xué)結(jié)合中的一種或幾種；由于光子晶體獨(dú)特可調(diào)的光子帶隙結(jié)構(gòu)，使得其擁有區(qū)別于化學(xué)色的結(jié)構(gòu)色。

4、優(yōu)選的，單分散核殼粒子包括超順磁納米粒子@聚合物層、超順磁納米粒子@二氧化硅層、超順磁納米粒子@聚合物層@二氧化硅層、表面配位絡(luò)合或吸附多羥基化合物的超順磁納米粒子中的一種或幾種，所述超順磁納米粒子至少含有鐵、鈷、鎳中的任意一種元素；所述單分散核殼粒子的粒徑為60～300nm。

5、優(yōu)選的，所述超順磁納米鏈外層是二氧化硅層和/或聚合物層，內(nèi)部由單分散的磁性內(nèi)核等間距排列成的單鏈一維納米結(jié)構(gòu)，所述磁性內(nèi)核至少含有鐵、鈷、鎳中的任意一種元素，所述超順磁納米鏈的直徑為60～300nm。

6、第二方面，本技術(shù)提供一種磁性熒光光子晶體的制備方法，包括以下步驟：

7、s1.以超順磁納米粒子、改性材料為原料制備單分散核殼粒子或超順磁納米鏈，所述改性材料包括聚合物單體、二氧化硅前驅(qū)體、多羥基化合物、熒光材料中的一種或幾種；

8、s2.將所述單分散核殼粒子或超順磁納米鏈與含有熒光材料的溶液結(jié)合和/或與含有或不含有熒光材料的可聚合基質(zhì)進(jìn)行混合，即得所述磁性熒光光子晶體。

9、優(yōu)選的，所述熒光材料包括熒光劑、色素、染料、量子點(diǎn)、稀土離子發(fā)光材料、上轉(zhuǎn)換納米粒子、磷光物體中的一種或幾種。

10、優(yōu)選的，步驟s1包括：以超順磁納米粒子與含有聚合物單體、含有二氧化硅前驅(qū)體、含有熒光材料的溶液中的一種或幾種物質(zhì)為原料，在非磁場(chǎng)作用下誘導(dǎo)聚合和/或水解、縮合，即得所述在殼層內(nèi)包含/不包含熒光材料的超順磁納米粒子@聚合物層或超順磁納米粒子@二氧化硅層或超順磁納米粒子@聚合物層@二氧化硅層；所述誘導(dǎo)聚合的方式包括紫外聚合和/或熱聚合。

11、優(yōu)選的，步驟s1包括：以超順磁納米粒子與含有聚合物單體、含有二氧化硅前驅(qū)體、含有熒光材料的溶液中的一種或幾種物質(zhì)為為原料，在磁場(chǎng)作用下誘導(dǎo)聚合和/或水解、縮合，即得所述在殼層內(nèi)包含/不包含熒光材料的超順磁納米鏈；所述誘導(dǎo)聚合的方式包括紫外聚合和/或熱聚合。

12、優(yōu)選的，聚合物單體可形成的聚合物層包括含有丙烯酸酯基團(tuán)、聚氨脂基團(tuán)、環(huán)氧基團(tuán)、脲基團(tuán)中的一種或幾種的聚合物或共聚物。

13、優(yōu)選的，步驟s1包括：將超順磁納米粒子與多羥基化合物混合，超聲，即得所述表面配位絡(luò)合或吸附多羥基化合物的超順磁納米粒子。

14、優(yōu)選的，所述多羥基化合物包括單寧酸、兒茶酸、表沒食子兒茶素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯、葡萄糖酸、葡萄糖、葡萄糖酸鹽中的一種或幾種的混合物。

15、優(yōu)選的，步驟s2中，所述結(jié)合的方法為：將含有熒光材料的溶液加入至單分散核殼粒子或超順磁納米鏈中反應(yīng)，即得所述磁性熒光光子晶體；所述含有熒光材料的溶液包括熒光材料、偶聯(lián)劑、ph緩沖液。

16、優(yōu)選的，步驟s2中，所述混合的方法為：將所述含有熒光材料的可聚合基質(zhì)與所述不含熒光材料的單分散核殼粒子或超順磁納米鏈進(jìn)行混合，或?qū)⒑谢虿缓袩晒獠牧系目删酆匣|(zhì)與所述殼層含有熒光和/或表面結(jié)合熒光材料的單分散核殼粒子或超順磁納米鏈進(jìn)行混合，即得所述磁性熒光光子晶體。

17、優(yōu)選的，所述可聚合基質(zhì)為包含或不包含熒光材料的環(huán)氧類樹脂、丙烯酸酯類樹脂、聚氨酯類樹脂中的至少一種或幾種的混合物，其為高粘度樹脂。

18、優(yōu)選的，步驟s2中，含有熒光材料的可聚合基質(zhì)包括將熒光材料與基質(zhì)混合或結(jié)合；將所述單分散核殼粒子或超順磁納米鏈分散至樹脂中，再與熒光材料混合，即得所述磁性熒光光子晶體；和/或，將樹脂、熒光材料、ph緩沖液混合得到混合液反應(yīng)，即得熒光材料與高粘度樹脂基體化學(xué)結(jié)合的基體再與所述單分散核殼粒子或超順磁納米鏈超聲混合，即得所述磁性熒光光子晶體。

19、第三方面，本技術(shù)提供一種磁性熒光光子晶體的光學(xué)材料。

20、第四方面，本技術(shù)提供一種光學(xué)材料的應(yīng)用方法，包括步驟：將所述磁性熒光光子晶體通過控制磁場(chǎng)的大小和方向得到不同顏色、強(qiáng)度和樣式的光學(xué)圖案，隨后將該圖案通過紫外照射或加熱固定；所述光學(xué)圖案能在可見光下實(shí)現(xiàn)隨角度變化的結(jié)構(gòu)顏色，在激發(fā)光照條件下顯示熒光顏色，在光學(xué)信息圖案、光學(xué)器件、光學(xué)元件、光學(xué)顯示、光學(xué)傳感、光學(xué)檢測(cè)、光學(xué)防偽等方面都擁有很好的應(yīng)用前景。

21、本技術(shù)的有益效果如下：

22、本發(fā)明的制備方法制備的磁性熒光光子晶體包括在單分散核殼粒子和超順磁納米鏈表面接枝熒光材料、在單分散核殼粒子和超順磁納米鏈表面吸附熒光材料、在單分散核殼粒子和超順磁納米鏈殼層內(nèi)包覆熒光材料、在基質(zhì)中混合熒光材料、熒光材料與基質(zhì)化學(xué)結(jié)合。主要借助聚合物單體與超順磁納米粒子表面及聚合物單體之間的氫鍵作用，使得響應(yīng)性聚合物單體或它們的共混物在超順磁納米粒子表面進(jìn)行聚合，形成單分散核殼粒子或超順磁納米鏈，之后在單分散核殼粒子或超順磁納米鏈表面接枝帶有特定基團(tuán)的熒光材料而達(dá)到預(yù)期的效果；或在單分散核殼粒子或超順磁納米鏈表面先包覆二氧化硅層，再接枝相應(yīng)基團(tuán)的熒光材料，可以使鏈的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度更大；或直接在超順磁納米粒子表面包覆二氧化硅層形成單分散核殼粒子或超順磁納米鏈，再接枝相應(yīng)基團(tuán)的熒光材料；或通過物理吸附作用，將熒光材料吸附在表面有聚合物的單分散核殼粒子或超順磁納米鏈上；或通過包埋法將熒光材料包埋在單分散核殼粒子或超順磁納米鏈的殼層內(nèi)，能夠減小外界環(huán)境對(duì)熒光材料的影響；或?qū)畏稚⒑藲ちＷ踊虺槾偶{米鏈與含有熒光材料的可聚合基質(zhì)混合；或?qū)⒑袩晒獠牧系膯畏稚⒑藲ちＷ踊虺槾偶{米鏈與含有熒光材料的可聚合基質(zhì)混合；或?qū)⒑袩晒獠牧系膯畏稚⒑藲ちＷ踊虺槾偶{米鏈與不含熒光材料的可聚合基質(zhì)混合；或?qū)晒獠牧吓c高粘度樹脂通過化學(xué)結(jié)合，再與單分散核殼粒子或超順磁納米鏈超聲混合，最終得到磁性熒光光子晶體。

23、與現(xiàn)有類似產(chǎn)品比較，本發(fā)明的制備方法制備的光學(xué)圖案，由磁性熒光光子晶體組成，在磁場(chǎng)下可以顯示出相應(yīng)且明亮的結(jié)構(gòu)色并控制顏色和強(qiáng)度，能觀察到明顯的角致異色，在紫外光或其他激發(fā)光的光照下，可以觀察到較明顯的熒光色，結(jié)構(gòu)色與熒光色之間的變化是可逆的，且顏色均勻穩(wěn)定不易褪去，進(jìn)一步豐富了光子晶體對(duì)顏色和光強(qiáng)的調(diào)控，提升了光學(xué)材料的光學(xué)性能，在光學(xué)信息圖案、光學(xué)器件、光學(xué)元件、光學(xué)顯示、光學(xué)傳感、光學(xué)檢測(cè)、光學(xué)防偽等領(lǐng)域擁有比較廣闊的應(yīng)用前景，并且在光學(xué)防偽中可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)防偽材料的多種光學(xué)信息防偽。