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。

圖1 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

在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、北京市和中國(guó)科學(xué)院的支持下，中國(guó)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(duì)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(jì)，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(cè)（Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7258-7262; Biosens. Bioelectron. 2011, 26, 2165-2170 ）、光信息存儲(chǔ)（Adv. Mater. 2010, 22, 1237-1241）、界面浸潤(rùn)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）。

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(rùn)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。