近来葛建平课题组在NATURE COMMUNICATIONS发表了“Photonic Sensing of Organic Solvents through Geometric Study of Dynamic Reflection Spectrum”，提供了光子晶体在化学传感器研究方向的新思路，揭示出高质量胶体光子晶体材料在检测识别应用中的巨大潜力。近年来，该课题组一直从事胶体光子晶体组装与应用的研究，在2013年末他们率先报道了介稳态胶体光子晶体的组装新方法，解决了高质量胶体光子晶体材料的大规模制备问题；在此基础上获得形变变色柔性材料、隐形图案防伪标签等一系列新型实用材料，相关结果发表在《美国化学会志》（Journal of American Chemical Society）、《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）等国际权威期刊上。

　　自1987年首次提出光子晶体概念以来，科研人员一直致力于它的可控制备与有效调制，探索光子晶体在显示、化学传感器、绿色印刷、防伪识别、光催化、光电转化、光学器件等各方面的应用。近30年来，相关研究工作促进光子晶体学科的不断发展，使其成为物理、化学、材料、信息等多领域交叉的前沿科学和研究热点。

　　光子晶体是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构，当光禁带落于可见光范围内，光子晶体会展现出各种肉眼可见的结构色。自然界中珍珠贝壳、蝴蝶翅膀、甲虫背壳、鱼鳞、孔雀羽毛等生物组织正是因为具有天然的光子晶体结构才展现出绚丽的色彩。

动态反射光谱（DRS）图形分析的新型光子晶体传感器能综合利用待分析物在极性、粘度、折射率等物理性质上的差异

 

　　在尝试将光子晶体凝胶材料作为化学传感器的探索过程中，课题组发现其具有不同于传统材料的特殊响应。深入研究表明，待测溶剂的物理性质、溶剂在凝胶中的扩散行为以及光子晶体凝胶的动态反射光谱之间存在密切联系，因而可以通过分析等高线形态三维光谱中反射带的上升下降、合并分裂、颜色曲度变化等图形几何特征，准确识别结构相近的溶剂分子。

采用光子晶体凝胶进行分析检测时，各种有机溶剂呈现特征的动态反射光谱图形，以此建立数据库可对未知溶剂进行鉴别。

 

　　“如果两种待测物质通过光子晶体材料，折射率相同而最终呈现的结构色相近的话，可能就出现无法准确识别的情况。”葛建平解释说，“我们通过近十年的长期跟踪研究，充分了解了这种静态反射光谱的问题局限性并展开攻关。”

　　与传统的基于静态反射光谱（SRS）变化的光子晶体化学传感器相比，采用动态反射光谱（DRS）图形分析的新型光子晶体传感器能综合利用待分析物在极性、粘度、折射率等多种物理性质上的差异，并通过“物理性质—扩散行为—动态光谱”之间的关系将差异反映到光谱图形上，实现对相似结构化学物质的精确识别。