可用外部刺激可逆地导入和擦除人工缺陷的掺杂的PNIPAM微凝胶胶体晶体

批准号:
21374048
项目类别:
面上项目
资助金额:
82.0 万元
负责人:
张拥军
依托单位:
学科分类:
B0503.有机功能材料化学
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘阳、陈茂、周琳、韩秋燕、黄娜、李冲、赵梓淇、顾建军、杜青
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
向胶体晶体中引入人工缺陷是实现胶体晶体许多功能的基础,如能对外部刺激作出响应则更能增强其对光的控制。目前制备具有人工缺陷的胶体晶体多需特殊装备,方法繁琐复杂。本项目拟以单分散的PNIPAM微凝胶粒子为主体,掺以相同粒径的P(NIPAM-AAc)微凝胶,通过共结晶得到掺杂的PNIPAM微凝胶胶体晶体。由于掺杂剂与主体粒子粒径相同,掺杂剂的引入将不影响体系的结晶,并可以任何比例掺杂,得到有序程度高的掺杂晶体。同样由于掺杂剂与主体粒子粒径相同,这样的胶体晶体将不显示缺陷态,但可利用微凝胶的刺激响应性通过改变pH值原位地导入人工缺陷,并且将pH调回又可将人工缺陷"擦除"。在此基础上可进一步通过温度、电流等物理刺激以及葡萄糖、铅离子等化学刺激可逆地导入和擦除人工缺陷。这些可用外部刺激可逆地导入和擦除人工缺陷的胶体晶体可望应用于光学传感、自发或受激辐射的控制等领域。
英文摘要
Colloidal crystals with artificially designed defects are required to achieve many of their technological applications, and external stimuli-responsivity can significantly enhance their control over light. It is still a challenge for the fabrication of such crystals, which usually requires special equipments and uses complicated techniques. Under this project we will use monodisperse PNIPAM microgels as host particles and P(NIPAM-AAc) microgel with the same size as dopant to fabricate doped colloidal crystals simply via co-crystallization. Because of their same size, the introduction of dopant will not influence the crystallization of the system. High quality doped crystals with various contents of dopant are expected to obtained. Also because of their same size, the as-prepared crystals will not show a defect state in their spectra, however, real artificial defects can be induced in situ by increasing pH, which allows the P(NIPAM-AAc) microgels to swell. These artificial defects can be "erased" reversibly when the pH value is adjusted back. Besides pH, other external stimuli, including physical ones, such as temperature and electricity, and chemical ones, such as glucose and Pb2+, can be used to induce and erase artificial defects in the doped microgel colloidal crystals. These colloidal crystals with artificial defects which can be induced and erased reversibly by an external stimulus will find applications in many areas, such as optical sensing and the control over spontaneous or stimulated emission.
向胶体晶体中引入人工缺陷是实现胶体晶体许多功能的基础,如能对外部刺激作出响应则更能增强其对光的控制。目前制备具有人工缺陷的胶体晶体多需特殊装备,方法繁琐复杂。本项目首次提出以单分散的 PNIPAM 微凝胶粒子为主体,掺以相同粒径的 P(NIPAM-AAc)微凝胶,通过共结晶得到P(NIPAM-AAc)微凝胶掺杂的 PNIPAM 微凝胶胶体晶体。由于掺杂剂与主体粒子粒径相同,掺杂剂的引入将不影响体系的结晶,可以任何比例掺杂,得到高度有序的掺杂晶体。同样由于掺杂剂与主体粒子粒径相同,这样的胶体晶体将不显示缺陷态,但利用微凝胶的刺激响应性通过外部刺激可原位地导入人工缺陷,再利用外部刺激可将人工缺陷可逆地“擦除”。利用这一原理,我们成功地设计制备了多种可用外部刺激可逆地导入和擦除人工缺陷的微凝胶胶体晶体。用于导入和擦除缺陷态的外部刺激包括pH、温度、葡萄糖等。进一步我们发展了可用外部刺激在受体缺陷态、无缺陷态和给体缺陷态三种状态可逆转化的掺杂微凝胶胶体晶体。初步探索了此类胶体晶体在光学传感方面的应用,利用掺杂微凝胶胶体晶体局部有序-无序转变导致的光学变化,提出了新的光学传感机理,成功地制备了可快速响应的葡萄糖水凝胶光学传感器。作为本项研究的基础,本项目还对微凝胶胶体晶体的组装进行了研究,首次制备了二元微凝胶胶体晶体,提出了多种制备二维微凝胶胶体晶体的新方法,实现了大面积高质量二维微凝胶胶体晶体的制备。此外本项目还在收缩型葡萄糖敏感微凝胶、微凝胶胶体分子等领域进行了探索。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Assembly of highly ordered 2D arrays of silver-PNIPAM hybrid microgels
银-PNIPAM混合微凝胶高度有序二维阵列的组装
DOI:10.1007/s10118-017-1962-1
发表时间:2017-05
期刊:Chinese Journal of Polymer Science
影响因子:4.3
作者:Weng Jun-ying;Tang Zhuo;Guan Ying;Zhu X. X.;Zhang Yong-jun
通讯作者:Zhang Yong-jun
Thermal gelation of chitosan in an aqueous alkali-urea solution
壳聚糖在碱-尿素水溶液中的热凝胶化
DOI:10.1039/c4sm01336k
发表时间:2014-01-01
期刊:SOFT MATTER
影响因子:3.4
作者:Li, Chong;Han, Qiuyan;Zhang, Yongjun
通讯作者:Zhang, Yongjun
DOI:10.1039/c5sm02186c
发表时间:2016-01
期刊:Soft matter
影响因子:3.4
作者:Ya-nan Zhao;Jianjun Gu;Siyu Jia;Ying Guan;Yongjun Zhang
通讯作者:Ya-nan Zhao;Jianjun Gu;Siyu Jia;Ying Guan;Yongjun Zhang
DOI:10.1021/acsmacrolett.6b00187
发表时间:2016-04
期刊:ACS macro letters
影响因子:5.8
作者:Q. Yuan;Jianjun Gu;Ya-nan Zhao;Lijuan Yao;Ying Guan;Yongjun Zhang
通讯作者:Q. Yuan;Jianjun Gu;Ya-nan Zhao;Lijuan Yao;Ying Guan;Yongjun Zhang
Facile Assembly of 3D Binary Colloidal Crystals from Soft Microgel Spheres
从软微凝胶球轻松组装 3D 二元胶体晶体
DOI:10.1002/marc.201300893
发表时间:2014-03-01
期刊:MACROMOLECULAR RAPID COMMUNICATIONS
影响因子:4.6
作者:Liu, Yang;Guan, Ying;Zhang, Yongjun
通讯作者:Zhang, Yongjun
多肽交联的蛋白印迹聚合物的研究
- 批准号:--
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:300万元
- 批准年份:2020
- 负责人:张拥军
- 依托单位:
可逆水凝胶制备多细胞球的研究
- 批准号:21174070
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:张拥军
- 依托单位:
第二代聚合胶态晶体阵列传感器的研究
- 批准号:20974050
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:34.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:张拥军
- 依托单位:
葡萄糖敏感的微凝胶:制备及其在胰岛素可控释放及葡萄糖检测上的应用研究
- 批准号:20744001
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:8.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:张拥军
- 依托单位:
葡萄糖敏感的微凝胶:制备及其在胰岛素可控释放及葡萄糖检测上的应用研究
- 批准号:20774049
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:29.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:张拥军
- 依托单位:
国内基金
海外基金
