英文原题：Novel Plasmonic-Photonic Janus Films with Aluminum Nanoisland-Coated Colloidal Arrays for Versatile Applications
第一作者：赵凯博士
通讯作者：叶常青教授
作者：赵凯、俞朱敏、周浩、陈雷、陈硕然、刘波、叶常青
自然界中，变色龙和蝴蝶等生物通过微纳结构的光学效应展现出绚丽的结构色，这一现象为新型光学材料的开发提供了灵感。等离子体纳米结构因其独特的光学共振特性，在生物传感、信息加密和装饰等领域具有广阔前景。然而，传统制备方法（如电子束光刻）成本高昂且工艺复杂，限制了其实际应用。胶体光子晶体（CPC）阵列作为低成本、可规模化制备的模板，为等离子体结构的构建提供了新思路，但如何通过简单方法实现多功能集成仍面临挑战。
近期，课题组提出了一种创新的解决方案：通过磁控溅射技术在胶体光子晶体表面构建铝纳米岛结构，成功研发出具有等离子体-光子Janus（PPJ）特性的多功能薄膜。该薄膜不仅展现出可调控的结构色和优异的溶剂响应性，还可用于葡萄糖检测、可重写纸张及快递运单信息加密。
图1 PPJ薄膜结构和多功能应用示意图
图2 (a)PPJ薄膜制备过程示意图；(b)不同AlNP溅射时间的PPJ薄膜的顶视图和(c)横截面SEM图像；(d)CPC模板和(e)PPJ薄膜（溅射时间为180秒）的AFM图像
图3 (a)镀铝前后 CPC 模板结构演变示意图；(b)PPJ薄膜正面的反射光谱及其放大图；(c)PPJ薄膜背面反射光谱；(d)PPJ 薄膜正面和背面的照片；(e)用于 FDTD 方法的 PPJ 薄膜模型结构；(f)具有不同铝厚度的 CPC 模板（周期：280 nm）和 PPJ 薄膜的反射光谱；(g) 具有不同 CPC 模板周期（铝厚度：50 nm）的 PPJ 薄膜的反射光谱；(h) 在 PPJ 薄膜上实现多色图案的制造过程示意图；(i) 具有三种不同颜色蝴蝶的多色 PPJ 薄膜的照片
图4 (a)PPJ薄膜的溶剂响应机制示意图；不同AlNP溅射时间的PPJ薄膜在乙醇浸润前后的反射光谱：(b)60秒；(c)120秒；(d)180秒；(e)240秒；(f) PPJ薄膜对不同溶剂响应的反射光谱；(g) 等离子体共振波长（λdip）与溶剂折射率之间的关系。(h) PPJ薄膜在各种介质中的一系列照片。(i) PPJ薄膜在不同浓度葡萄糖溶液中的反射光谱，以及(j) 其放大图。(k) λdip随不同浓度葡萄糖溶液折射率变化的曲线图（插图显示了此过程中PPJ薄膜的颜色变化）
图5 PPJ薄膜用于可擦写纸应用
Novel Plasmonic-Photonic Janus Films with Aluminum Nanoisland-Coated Colloidal Arrays for Versatile Applications
Kai Zhao, Zhumin Yu, Hao Zhou, Lei Chen, Shuoran Chen, Bo Liu, Changqing Ye*
Journal of Materials Chemistry C, 2025, 13(10): 5200-5208.
Published Online: 18 Jan 2025
原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/tc/d4tc05318d