广东工大杨东朋副教授和黄少铭教授：利用动态溶胀反射光谱高效检测同系物和同分异构体

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光子晶体由于其特殊的周期性结构，使其在溶剂检测方面具有广泛的应用前景。传统蛋白石由于其反射波长的变化仅取决于待测溶剂的折射率，使其无法区分折射率相似的溶剂，限制了其实际应用。利用光子晶体对折射率相似的溶剂 (同系物、同分异构体、其他溶剂)进行检测仍然是一项很大的挑战。

广东工业大学材能源学院杨东朋副教授和黄少铭教授建立了一种动态溶胀反射光谱(DSRS)来区分折射率相近的同系物、同分异构体和其他溶剂。由于光子晶体顶部和底层的溶胀程度不同，被溶胀的光子晶体的初始反射波长会立即分割成两种反射信号，在溶胀过程中，两种反射信号有合并的趋势。其顶部和底层峰位的并合时间对溶剂的极性和折射率高度敏感，导致溶剂对应的DSRS具有独特的几何图案。与传统的光子传感器相比，该检测方法具有以下优点:

• 1)在材料方面，该光子晶体具有稳定性好、可反复使用，检测快速等优势; 

• 2) DSRS对折射率和结构相似的溶剂具有较高的区分度，可精确区分不同种类的同系物(醇、酸、碱、酯、芳香烃)、同分异构体(丙醇、丁醇、二氯苯、三甲苯)及折射率和结构相似的溶剂;

• 3)溶胀过程中，光子晶体的反射强度发生相应的变化。计算表明，反射强度的变化与溶剂的极性和折射率具有特定的关系，这对于进一步了解其工作机理和鉴别具有相似折射率的溶剂具有重要意义。

图 1 溶剂检测机理

图 2 醇类DSRS

图 3 同分异构DSRS

成果近期发表于ACS Applied Materials & Interfaces，广东工业大学研究生胡洋、香港理工大学张宇琦博士、广东工业大学研究生陈通为文章的共同第一作者，杨东朋副教授和黄少铭教授为本论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金和广东省自然科学基金的支持。

原文标题：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*

论文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.0c12229 

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