光子晶體具有特殊的周期性結(jié)構(gòu)，能夠調(diào)控光的傳播和發(fā)射，又被稱為“光學(xué)半導(dǎo)體”，被認(rèn)為是未來光子工業(yè)的材料基礎(chǔ)，其研究和應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。如何實(shí)現(xiàn)光子晶體的圖案化，是實(shí)現(xiàn)其在光學(xué)器件領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵之一。

　 　在國家自然科學(xué)基金委、科技部、北京市和中國科學(xué)院的支持下，中國科學(xué)院化學(xué)研究所綠色印刷院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員針對光子晶體 的制備、圖案化和應(yīng)用開展了系統(tǒng)的研究（Acc. Chem. Res. 2011， 44， 405-415）。他們通過結(jié)構(gòu)設(shè)計，制備了具有硬核—軟殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒子，組裝成了具有緊密堆積結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度光子晶體，并將其應(yīng)用于高靈敏檢測 （Angew. Chem. Int. Ed. 2008， 47， 7258-7262； Biosens. Bioelectron. 2011， 26， 2165-2170 ）、光信息存儲（Adv. Mater. 2010， 22， 1237-1241）、界面浸潤性調(diào)控（Adv. Funct. Mater. 2011， 21， 4436-4441）等方面，并通過調(diào)制界面性質(zhì)，制備了高質(zhì)量超窄帶隙的光子晶體（J. Am. Chem. Soc. 2012， 134， 17053-17058； NPG Asia Mater. 2012， 4， e21），進(jìn)一步發(fā)展了利用噴墨打印技術(shù)制備圖案化光子晶體及其器件的方法（J. Mater. Chem. 2009， 19， 5499-5502； Lab Chip 2012， 12， 3089-3095； J. Mater. Chem. 2012， 22， 21405-21411； J. Mater. Chem. C 2013， 1， 6048-6058； Adv. Opt. Mater. 2014， 2， 34-38）。

打印制備的具有親/疏水圖案的光子晶體陣列芯片及其工作原理示意圖

　 　在以上研究的基礎(chǔ)上，他們受到沙漠甲蟲（Stenocara beetle）背部具有收集霧滴能力的親/疏水圖案的啟發(fā)，將光子晶體熒光增強(qiáng)特性與表面浸潤性差異相結(jié)合，利用噴墨打印技術(shù)在疏水性基底上打印制備了親 水性光子晶體陣列（圖1），制備了一種具有親/疏水圖案的光子晶體陣列芯片。該芯片能夠利用表面的浸潤性差異將水滴中的待檢測物富集到檢測位點(diǎn)——親水性 的光子晶體點(diǎn)陣，同時利用光子晶體將熒光信號增強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)了對熒光分子和基于熒光方法檢測的分子檢測系統(tǒng)的高靈敏分析檢測。該方法簡便易行，適用范圍 廣，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積高通量的檢測陣列制備，對于發(fā)展高靈敏、高通量的光學(xué)檢測器件以及基于浸潤性差異的綠色印刷制版技術(shù)都具有重要意義。