膠體晶體由周期性排列的顆粒構成，可以產生強烈的光與物質相互作用，在成像、顯示、傳感等領域有廣泛的應用。但其共振性質的精細調控通常需要多個微納結構參數的同時優化，過程復雜且難以滿足多功能、多通道光學器件集成的應用需求。因此，探究簡單、便捷的新策略，實現膠體晶體的多維共振性質的協同調控至關重要。
 

　　在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下，化學所綠色印刷實驗室宋延林/蘇萌團隊開展了膠體晶體結構可控印刷和光學性質調控與應用的研究，采用納米綠色印刷技術可控制備了一系列多材料、多維度的膠體晶體結構，系統地調控了其衍射、散射、反射等光學特性，推動發展了膠體晶體結構在蛋白質、外泌體、病毒、細菌等生物標志物的可視化檢測(Chem. Rev.,2022,122,5144;Adv. Mater.,2023,35,2211363;Adv. Mater.,2024,36,2304935;J. Am. Chem. Soc., 2024,146,19239)。
 

　　最近，該團隊結合界面轉移和可控蒸發的策略，精細印刷制備了二元膠體晶體結構，實現了多維共振性質的便捷調控，并應用于細菌的高對比度成像。他們通過調控膠體墨水的溶劑組成對二元納米顆粒的結晶過程進行控制，制備出多種形貌的二元膠體晶體結構。研究發現，二元膠體晶體結構中存在臨界尺寸，可以實現多維共振性質的協同調控。當膠體顆粒尺寸小于臨界尺寸時，可以獨立地調控晶格共振的強度；反之，則可以影響晶格共振的波長。該二元膠體晶體有強的光限域效應，可用于細菌成像。與臨床常用的檢測方法相比，無需染色即可將色差提高一個數量級，從而可以靈敏準確地監測微生物。該方法可以簡單有效地調控膠體晶體的多維共振性質，有望促進信息顯示、生物檢測等多功能光學器件的開發。相關研究成果近期發表在J. Am. Chem. Soc., 2025,jacs.4c14185(DOI: 10.1021/jacs.4c14185)，文章第一作者是博士生楊旭，通訊作者是宋延林研究員，蘇萌研究員和張澤英助理研究員。
 

印刷多維共振協同調控的二元膠體晶體用于高對比度成像