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  光子晶體由于其特殊的周期性結構，使其在溶劑檢測方面具有廣泛的應用前景。傳統蛋白石由于其反射波長的變化僅取決于待測溶劑的折射率，使其無法區分折射率相似的溶劑，限制了其實際應用。利用光子晶體對折射率相似的溶劑 (同系物、同分異構體、其他溶劑)進行檢測仍然是一項很大的挑戰。

  廣東工業大學材能源學院楊東朋副教授和黃少銘教授建立了一種動態溶脹反射光譜(DSRS)來區分折射率相近的同系物、同分異構體和其他溶劑。由于光子晶體頂部和底層的溶脹程度不同，被溶脹的光子晶體的初始反射波長會立即分割成兩種反射信號，在溶脹過程中，兩種反射信號有合并的趨勢。其頂部和底層峰位的并合時間對溶劑的極性和折射率高度敏感，導致溶劑對應的DSRS具有獨特的幾何圖案。與傳統的光子傳感器相比，該檢測方法具有以下優點:

• 1)在材料方面，該光子晶體具有穩定性好、可反復使用，檢測快速等優勢; 

• 2) DSRS對折射率和結構相似的溶劑具有較高的區分度，可精確區分不同種類的同系物(醇、酸、堿、酯、芳香烴)、同分異構體(丙醇、丁醇、二氯苯、三甲苯)及折射率和結構相似的溶劑;

• 3)溶脹過程中，光子晶體的反射強度發生相應的變化。計算表明，反射強度的變化與溶劑的極性和折射率具有特定的關系，這對于進一步了解其工作機理和鑒別具有相似折射率的溶劑具有重要意義。

  
  

圖 1 溶劑檢測機理

圖 2 醇類DSRS

圖 3 同分異構DSRS

  成果近期發表于ACS Applied Materials & Interfaces，廣東工業大學研究生胡洋、香港理工大學張宇琦博士、廣東工業大學研究生陳通為文章的共同第一作者，楊東朋副教授和黃少銘教授為本論文的共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金和廣東省自然科學基金的支持。

  原文標題：Highly Efficient Detection of Homologues and Isomers by Dynamic Swelling Reflection Spectrum

  原文作者：Yang Hu, Yuqi Zhang, Tong Chen, Dongpeng Yang*, Dekun Ma, and Shaoming Huang*

  論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.0c12229