光子晶体,又被称为光子带隙材料,其通过至少两种介电材料周期性排列而对特定频率光的传播起到选择性阻碍或者限域作用。由于具有独特的光学性质,光子晶体功能体系在分子识别领域具有广泛的应用。本课题一方面构建了具有不同功能的光子晶体,包括实心球SiO2和空心球SiO2光子晶体;另一方面,基于实心球SiO2构建了反蛋白石聚合物光子晶体,实现了对4-硝基苯酚的视觉识别检测,以及基于空心球SiO2光子晶体,开发了一种高性能的二乙胺荧光传感器。具体研究内容和结果如下:(1)采用改进和优化的Stober法,制备了粒径范围在(180～350)nm的单分散SiO2微球。通过垂直沉积的方法将SiO2微球在载玻片表面分别组装,得到了单层和双层SiO2微球光子晶体薄膜,随后在单层薄膜间隙填充不同的功能单体,经过光照固化氢氟酸刻蚀之后得到了反蛋白石光子晶体薄膜。SEM分析表明:SiO2微球呈规则球形且尺寸均一,在薄膜中呈高度有序堆积状态;衍射光谱和光学照片发现:该薄膜颜色在0°～60°范围内随观察角度的变化而变化。(2)基于反蛋白石聚合物光子晶体薄膜优异的光学性质,以甲基丙烯酸羟乙酯为功能单体制备了一种新型的4-硝基苯酚传感器。由于其具有独特的自表达光学性质,光学信号可用肉眼通过颜色变化观察到,通过精确调节功能单体和交联剂之间的摩尔比,结果显示比例为5:1的传感器灵敏度最好;传感器通过呈现不同的薄膜颜色实现了(10～80)mM 4-硝基苯酚溶液的实时、快速和半定量的检测。此外,传感器表现出良好的选择性、抗干扰性和可重复使用性。(3)采用分散聚合的方法制备了表面带有正电荷且粒径范围在(180～300)nm的分散性良好的PS微球,随后通过溶胶-凝胶法得到了PS@SiO2微球,采用垂直沉积法将PS@SiO2微球自组装在载玻片表面得到了不同颜色的光子晶体薄膜,高温煅烧之后得到空心球SiO2光子晶体薄膜,探讨了煅烧前后结构色薄膜的颜色变化。SEM和TEM表明:得到的PS、PS@SiO2微球尺寸均一;PS@SiO2的壳层厚度均匀,壳层厚度随TEOS用量的增加而缓慢增加;薄膜中的PS@SiO2微球以面心立方紧密堆积,随着微球粒径的增大其带隙位置明显红移;空心球SiO2的TEM表明:PS微球成功去除;在空心球SiO2光子晶体薄膜间隙填充常用溶剂之后,例如水、乙醇、丙酮、甲苯,薄膜色彩饱和度提高,反射强度增加且与液体接触时颜色发生改变。(4)基于空心球SiO2光子晶体,开发了一种用于高效检测二乙胺的荧光传感器。研究了带隙位置对增强荧光发射的差异性,发现靠近荧光发射波长的蓝带边的光子晶体增强效果最好,增强了约256%,实现了浓度范围为5×10-7到5×10-1 M的二乙胺的选择性检测。