Biodegradable and Insoluble Cellulose Photonic Crystals and Metasurfaces.
Biodegradable and Insoluble Cellulose Photonic Crystals and Metasurfaces.
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DOI：
10.1021/acsnano.0c03224
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发表时间：
2020-08-25
期刊：
影响因子：
17.1
通讯作者：
Heredia-Guerrero JA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Caligiuri V;Tedeschi G;Palei M;Miscuglio M;Martin-Garcia B;Guzman-Puyol S;Hedayati MK;Kristensen A;Athanassiou A;Cingolani R;Sorger VJ;Salerno M;Bonaccorso F;Krahne R;Heredia-Guerrero JA
用环保和可生物降解的材料取代塑料是最严峻的环境挑战之一。在这方面，纤维素作为一种可生物降解的聚合物脱颖而出。然而，一个重大的挑战是获得在潮湿环境中坚固耐用的高端光电子产品的可生物降解材料。在这里，我们展示了高质量的微米和纳米尺度的光子和等离子体结构的制造，通过复制模塑使用纯纤维素和与不可食用的农业废弃物混合的版本。根据国际标准化组织17556标准，这两种材料在土壤和海水中都可以生物降解。纯纤维素膜在可见光-近红外光谱中是透明的，折射率与玻璃相似。这种微结构光子晶体表现出高质量的衍射特性，在长时间暴露在水中后仍保持不变。纳米结构的纤维素将其转化为可生物降解的亚表面，显示出明亮的结构颜色。随后银的沉积赋予了准表面等离子体性质，用于产生等离子体颜色和表面增强的拉曼散射。
The replacement of plastic with eco-friendly and biodegradable materials is one of the most stringent environmental challenges. In this respect, cellulose stands out as a biodegradable polymer. However, a significant challenge is to obtain biodegradable materials for high-end photonics that are robust in humid environments. Here, we demonstrate the fabrication of high-quality micro- and nanoscale photonic and plasmonic structures via replica molding using pure cellulose and a blended version with nonedible agro-wastes. Both materials are biodegradable in soil and seawater according to the ISO 17556 standard. The pure cellulose films are transparent in the vis–NIR spectrum, having a refractive index similar to glass. The microstructured photonic crystals show high-quality diffractive properties that are maintained under extended exposure to water. Nanostructuring the cellulose transforms it to a biodegradable metasurface manifesting bright structural colors. A subsequent deposition of Ag endowed the metasurface with plasmonic properties used to produce plasmonic colors and for surface-enhanced Raman scattering.
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