傳統(tǒng)高分子自組裝納米結(jié)構(gòu)中，組裝基元通常形成各向異性的排列方式，結(jié)構(gòu)色視角問題嚴重。結(jié)構(gòu)缺陷會導致無序光散射強，結(jié)構(gòu)色純度和飽和度低，嚴重限制了此類材料的應用前景。制備無視角依賴、高純度和高飽和度的結(jié)構(gòu)色材料一直是領域內(nèi)的核心挑戰(zhàn)。
近日，天津大學宋東坡教授課題組與中國石油石油化工研究院技術專家張坤玉博士等人合作，利用兩親性可降解瓶刷嵌段共聚物作為巨型表面活性劑，克服了傳統(tǒng)乳液熟化、聚并等失穩(wěn)難題，實現(xiàn)了植物油和水的復雜乳液可控自組裝，構(gòu)筑了新型多室核殼光學玻璃結(jié)構(gòu)(見圖1)，獲得了無視角依賴、高飽和度的紅綠藍三原色光子顏料。
圖1. 非虹彩、高飽和度植物油基高分子結(jié)構(gòu)色顏料
圖2新型結(jié)構(gòu)顯著改善結(jié)構(gòu)色純度和飽和度
圖3使用高純度RGB結(jié)構(gòu)色顏料的豐富色彩調(diào)控
此類植物油基的結(jié)構(gòu)色顏料制備簡單，易于規(guī)模化放大。此外，結(jié)合該團隊近期報道的瓶刷嵌段共聚物連續(xù)流公斤級合成技術(Song et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202421315)，為結(jié)構(gòu)色顏料的大規(guī)模制備提供了可行方案，進而加速其邁向產(chǎn)業(yè)化進程。這些安全環(huán)保結(jié)構(gòu)色顏料有望廣泛替代有毒色素，廣泛用于化妝品、日化品、涂料、環(huán)保油墨等場景。隨著全球?qū)o污染、高性能顏料需求的不斷增長，這種基于結(jié)構(gòu)色的可降解光子顏料有望成為傳統(tǒng)化學顏料的環(huán)保替代品，助力相關行業(yè)向綠色可持續(xù)方向邁進。
碩士研究生張雨霞是該論文的第一作者，宋東坡教授為通訊作者。該項工作得到國家自然科學基金（No. 52273214）、國家重點研發(fā)計劃（No.2024YFF1206200）和中國石油天然氣股份有限公司的資助。
論文信息：Bio-Based Multicompartment Photonic Pigments: Unlocking Non-Iridescent Pure RGB Structural Colors for Versatile Chromatic Engineering
Yu-Xia Zhang, Yiran Wang, Kunyu Zhang, Dezhi Liu, Rida Fatima, Yuesheng Li, Dong-Po Song*
Advanced Materials 2025, 2501303. DOI: 10.1002/adma.202501303
論文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202501303
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