胶体晶体由周期性排列的颗粒构成，可以产生强烈的光与物质相互作用，在成像、显示、传感等领域有广泛的应用。但其共振性质的精细调控通常需要多个微纳结构参数的同时优化，过程复杂且难以满足多功能、多通道光学器件集成的应用需求。因此，探究简单、便捷的新策略，实现胶体晶体的多维共振性质的协同调控至关重要。

在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，化学所绿色印刷实验室宋延林/苏萌团队开展了胶体晶体结构可控印刷和光学性质调控与应用的研究，采用纳米绿色印刷技术可控制备了一系列多材料、多维度的胶体晶体结构，系统地调控了其衍射、散射、反射等光学特性，推动发展了胶体晶体结构在蛋白质、外泌体、病毒、细菌等生物标志物的可视化检测（Chem. Rev.,2022,122,5144;Adv. Mater.,2023,35,2211363;Adv. Mater.,2024,36,2304935;J. Am. Chem. Soc., 2024,146,19239）。

最近，该团队结合界面转移和可控蒸发的策略，精细印刷制备了二元胶体晶体结构，实现了多维共振性质的便捷调控，并应用于细菌的高对比度成像。他们通过调控胶体墨水的溶剂组成对二元纳米颗粒的结晶过程进行控制，制备出多种形貌的二元胶体晶体结构。研究发现，二元胶体晶体结构中存在临界尺寸，可以实现多维共振性质的协同调控。当胶体颗粒尺寸小于临界尺寸时，可以独立地调控晶格共振的强度；反之，则可以影响晶格共振的波长。该二元胶体晶体有强的光限域效应，可用于细菌成像。与临床常用的检测方法相比，无需染色即可将色差提高一个数量级，从而可以灵敏准确地监测微生物。该方法可以简单有效地调控胶体晶体的多维共振性质，有望促进信息显示、生物检测等多功能光学器件的开发。相关研究成果近期发表在J. Am. Chem. Soc., 2025,jacs.4c14185（DOI: 10.1021/jacs.4c14185），文章第一作者是博士生杨旭，通讯作者是宋延林研究员，苏萌研究员和张泽英助理研究员。

印刷多维共振协同调控的二元胶体晶体用于高对比度成像

绿色印刷实验室

2025年1月26日