液晶-金属纳米结构复合材料的制备及光谱性能研究
金属纳米结构由于其表面的等离子体共振效应所引起的光学特性正受到越来越多的关注，尤其是在荧光增强，生物检测，动态颜色显示，防伪识别等领域有重要的研究和应用价值。与此同时，在液晶与金属纳米结构复合材料方面，由于液晶的取向而产生的特性，赋予了金属纳米结构新的活力。在外场对液晶进行刺激，使液晶发生取向变化而调控金属纳米结构表面等离子体共振效应的变化成为一新的研究热门。本文设计了两种不同的液晶-金属纳米结构复合体系，并对这两种体系的光谱性能进行了研究。 首先，制备了金纳米棒-向列相液晶弹性体复合材料薄膜，并测试了其在平面取向下液晶取向与偏正光角度分别为0°与90°时透射光吸收光谱。通过研究表明，在液晶取向与偏正光角度为0°时，金纳米棒的纵向等离子体共振峰处于高强度;当液晶取向与偏正光角度为90°时，金纳米棒的纵向等离子体共振峰处于低强度。从偏光显微镜下观察，夹角为0°时，薄膜呈蓝绿色，夹角为90°时，呈粉红色。基于以上的研究发现，利用二次曝光法在复合薄膜上实现了偏正二向色的图案。 其次，制备了金属-介电质-金属三层复合等离子体纳米结构与向列相液晶的复合材料，测试了其在外电场调控下表面反射光光谱的变化。为了合理设计复合结构，通过以有限元法(FEM)为基础的模拟软件COMSOL进行数字模拟，得到复合结构中各个部分的具体参数。液晶分子在外电场的作用下从平面取向转变为垂直取向，这使得等离子体金属表面的有效折射率发生改变，从而调控了反射光谱。 综上所述，本课题研究了两种新型的液晶-金属纳米结构复合材料，为金属纳米材料与液晶材料复合体系的构建及光谱调控开辟了一条新的途径，在液晶显示及光学功能膜等领域具有潜在应用价值。
复合材料;液晶材料;金属纳米结构;制备工艺;光谱性能
北京化工大学
硕士
化学
郭金宝
2018
中文
TB33
80
2018-09-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）