江雷课题组在PEDOT光子晶体上实现多彩图案的水写和电擦

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光子晶体图案在传感检测、防伪、光学显示和其它光学器件等方面体现了重要的应用。光子晶体图案的制备经历了最初的非响应性被动式光晶图案，能响应外场刺激的主动式光晶图案及经外场调控后固定的图案三个发展阶段。非响应性光晶图案的制备是通过乳胶颗粒基于模板的自组装或使用乳胶墨水喷墨打印直接获得。响应性光晶图案是在光晶单元中引入光、热、电、磁或溶剂响应材料。所制备的图案可以通过结构色变化来可逆地响应外部刺激，但是一旦离开特定的外部响应条件，图案会随之消失。固定的光晶图案是在外场调控的前提下制备好特殊的图案，然后通过光热或特殊的交联固化作用使图案固化。但图案一旦固化，就不能调控。为满足不断增加的应用需求，需要发展一种新型可控的光晶图案，可根据实际需要实现图案的保留或擦除，这对光晶图案和基材的可重复使用至关重要。

　　近期，中国科学院理化技术研究所仿生材料与界面科学重点实验室江雷团队研究员王京霞与兰州大学教授郭金山合作，在PEDOT光子晶体上实现了多彩图案的水写和电擦。他们通过电聚合制备聚3，4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）光子晶体（PEDOT-IO-0）=，发现所制备PEDOT-IO具有四种状态和三种不同的开关形式：第一个开关是从PEDOT-IO-0到PEDOT-IO-I（中性态）的不可逆的还原过程。第二个开关是PEDOT-IO-I（中性态）和PEDOT-IO-I（氧化态）之间的可逆电化学过程，伴随着由于离子掺杂/脱掺杂引起的可逆带隙（结构颜色）变化。第三个开关是水处理PEDOT-IO-I（氧化态）形成PEDOT-IO-II，由于水诱导LiClO4分子（Li +和ClO4-离子）的去除和周期性结构收缩，引起光晶带隙的蓝移。

　　通过将PEDOT-IO-1(Ox)水诱导LiClO4分子去除效应与PEDOT-IO-I的电化学调制相结合，可以实现可逆的水写/电擦多色光晶图案。该研究工作为基于光子晶体的光学材料和器件的制备提供新的思路。

　　相关研究结果以Direct Water-Writing/Electroerasing Pattern on PEDOT Inverse Opals 为题发表在《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater. 2019, 1808473）。

　　该文章的第一作者武萍萍为理化所与兰州大学联合培养的硕士研究生，现为理化所博士研究生；中科院化学研究所研究员李永舫和蒋克建，北京大学教授占肖卫及理化所江雷对该工作给予了指导和帮助。

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江雷，中科院院士，中国科学院理化研究所研究员。自1999年回国以来，一直从事具有特殊浸润性的仿生多尺度界面材料的研究工作。撰写专著2部，发表SCI论文400余篇，其中IF > 6的186篇，被SCI引用18500余次，H因子为66，论文13次作为 Highlight 在 Science、Nature 及其系列杂志报道，30余次被选作杂志的封面。重要论文包括：Nature（2篇），Nat. Mater. (1篇)，Nat. Nanotechnol.（1篇），Nat. Comm. (1篇)，Chem. Soc. Rev. （4篇），Acc. Chem. Res.（3篇），Angew. Chem.（22篇），Adv. Mater.（54篇）, J. Am. Chem. Soc.（19篇），Adv. Func. Mater.（19篇），已授权专利50余项。

郭金山，兰州大学副教授（Associate Professor Jinshan Guo），硕士导师。男，1963年9月生。1984年兰州大学化学系高分子专业毕业获学士学位，1993年兰州大学化学系高分子专业毕业获硕士学位，1984至1995年在甘肃省皮革塑料研究所从事塑料加工应用工作，1995至1999年在维新制漆（深圳）有限公司从事汽车漆的研发工作，2001年至今在兰州大学化学化工学院工作。主要从事高分子材料的应用研究工作，研究方向为涂料、粘合剂；电子用高分子材料；超细粉体加工、表面改性及其在聚合物中的应用；高分子材料改性。近5年来，负责了多项横向研究课题；获一项发明专利授权，一项实用新型专利授权；2004至2005年主持了一项国家科技攻关计划（西部专项）项目，并通过鉴定验收。

王京霞，女，1971年6月生，工学博士。现为中科院理化技术研究所研究员。1990－1997 年在青岛科技大学高分子材料系攻读学士和硕士学位，1997－2000年在青岛帝科精细化学有限公司做科研工作；2000.9－2004.1 在清华大学高分子研究所攻读博士学位。2004年1月毕业于清华大学化工系高分子所，获材料学专业博士学位, 师从刘德山教授。博士论文题目：丙烯酸系自着色乳液的合成、共聚合反应和光色牢度研究。2004年2月－2006年7月在中国科学院化学研究所有机固体实验室功能界面组作博士后，合作导师为江雷研究员、宋延林研究员，期间发展了一种制备大面积聚合物光子晶体膜的简单快速的方法，实现了高强度、浸润性可调控光子晶体膜的制备。2006年7月，博士后出站并留在中科院化学所新材料实验室宋延林研究员课题组工作，2006年12月聘为副研究员。