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1. 研究目的与意义（文献综述）
光子晶体是一种具有光子带隙结构的周期性电介质材料,如果将响应性材料组装到光子晶体结构中,所形成的光子晶体的带隙结构则对外界环境的变化具有响应性,而被称为响应性光子晶体。ph响应性光子晶体是将ph响应性聚合物引入光子晶体而得到的。在某一特定ph值下,通过调节ph值,使带有可电离基团的ph响应聚合物接受或提供质子,发生体积变化或相转变,从而引起光子晶体光子带隙的变化,将化学信号转换成光学信号,大大提高了检测ph的效率。ph响应性光子晶体具有良好的可控性和可操作性,广泛应用于ph传感器,药物控制释放等领域，已经成为了近年来的研究热点。
将（功能）单体在cca（crystalline colloidal array）周围引发聚合获得聚合的胶体晶体阵列（polymerized crystalline colloidal array，pcca），该方法最早被用于ph响应性光子晶体传感器的开发。其中,cca是由单分散高电荷的胶体粒子(如聚苯乙烯(ps)二氧化硅(sio2))基于静电排斥力组装而成的,离子型单体(如aa)的直接引入会屏蔽胶体粒子表面的双电层,破坏cca的周期性结构,恶化其响应性能[1-2]而将cca首先固定于非离子型聚合物中,再通过水解该聚合物或二次聚合离子型功能单体引入功能基团的方式是解决该问题的有效措施asher研究组[3]利用丙烯酰胺作为功能单体通过光聚合制备出的ph响应光子晶体，当环境的ph变化时，会影响丙烯酰胺中的氨基水解成羧基的程度，使凝胶中的渗透压发生变化，导致体积的膨胀或者收缩。在ph为6.7时凝胶的衍射峰为681nm，随着ph的增加，衍射峰红移，直到ph增加到9.6，衍射峰又开始蓝移，直到ph增加到11，衍射峰降到506nm。该体系不适合离子浓度高的检测环境，因为离子强度增加会导致聚电解质凝胶中的电荷被屏蔽，从而使pcca膜丧失ph检测功能。
sharma a c等［4］将苯酚基团引入pam骨架中，利用高ph值下苯酚盐较苯酚具有更好溶解性的特点，提高了凝胶的Πｍｉｘ，实现了pcca膜在高离子强度下（ｃ（nacl）＝0.15mol/l）的检测。asher等［5］通过在pcca聚丙烯酰胺主链上附加硝基酚基团，制备了一种在高离子强度介质中工作的pcca ph传感器。在较高的ph下，由于酚类化合物在水中的溶解度大于苯酚，酚类基团解离，增加了水凝胶混合自由能。在150mmnacl溶液中，当ph从4.4时增加到9.1时，pcca的布拉格衍射从470nm向589nm移动。但pcca膜普遍存在响应时间较长（＞6.6h）的缺点。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备：采用丙烯酸、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸甲酯等作为单体，单分散磁性粒子作为光子晶体组装基元，通过自由基聚合制备凝胶基ph响应光子晶体。
材料表征：表征凝胶基光子晶体ph传感器的组成和结构。
3. 研究计划与安排
第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。
第4－8周：按照设计方案，制备凝胶基光子晶体ph传感器。
第9－11周：测试并表征凝胶基光子晶体ph传感器的组成结构与光学性能。
4. 参考文献（12篇以上）
[1]. xu xiangling, goponenko alexander v., asher sanforda. polymerized polyhema photonic crystals: ph and ethanol sensor materials [ j ]. journal of theamerican chemical society, 2008, 130(10): 3113-3119.
[2]. lee y. j., braun p. v. tunable inverse opal hydrogelph sensors [ j ]. advanced materials, 2003, 15(7-8): 563-566.
[3]. shin jinsub, braun paul v., lee wonmok. fastresponse photonic crystal ph sensor based on templated photo-polymerizedhydrogel inverse opal [ j ]. sensors and actuators b: chemical, 2010, 150(1):183-190.
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