贵金属纳米颗粒由于其独特的表面等离子基元共振（LSPR）特性，在光电器件、催化、颜色显示以及生物和化学检测等领域有着重要应用。近年来，贵金属纳米颗粒光学性质的动态可逆调控成为研究者们关注的焦点。通过外场刺激（例如：光、热、电场、磁场、pH等）来调控相邻贵金属纳米颗粒间距，进而实现相邻颗粒间偶合作用的调控，是LSPR光学性质调控的有效手段之一。目前，溶液相体系中贵金属纳米颗粒光学特性的动态调控取得了较好的进展。如何将溶液相体系拓展到固相体系以促进其实际应用，实现固相下LSPR光学性质快速调控是该领域的一个重要挑战。固相下贵金属纳米颗粒的LSPR光学性质调控主要存在以下问题：（1）可逆响应速率慢、光谱调控范围小、循环稳定性差等问题；（2）制备过程复杂，难以获得大尺寸器件；（3）贵金属纳米颗粒LSPR光学性质调控的研究主要集中在金纳米颗粒（AuNPs）上，使得制备成本高且其可调光谱范围受限。

近日，山东大学国家胶体材料工程技术研究中心王文寿教授（点击查看介绍）课题组和美国加州大学河滨分校殷亚东（Yadong Yin）教授（点击查看介绍）课题组合作，提出了一种基于银纳米颗粒LSPR光学特性可逆调控的外场响应型变色薄膜。在聚丙烯酸修饰的银纳米粒子薄膜中引入外场响应型媒介层，能够快速感知外界刺激变化，并将变化传递给银纳米粒子薄膜，诱导银纳米粒子表面电荷可逆变化，调控相邻银纳米粒子间偶合强度，进而宏观上发生颜色的动态变化。

以硼酸钠等强碱弱酸盐作为媒介层，制备的银纳米粒子薄膜宏观上呈粉红色，遇水汽（呵气或指尖挥发的汗液）即发生粉红色与亮黄色之间的可逆颜色变化，可逆切换时间小于1 秒，且循环次数高达1000次以上。其可逆变色机理为：当水汽作用时如硼酸钠率先水解，产生氢氧根离子（OH^-），OH^- 促进银纳米粒子表面羧基电离，增加了相邻银纳米粒子间的静电排斥力，使颗粒间距变大，偶合作用减弱，薄膜由粉红色迅速变为亮黄色。反之，停止施加水汽，硼酸钠反向水解，银纳米粒子之间静电排斥力减弱，颗粒间距变小， 颜色由亮黄色恢复为粉红色。结合光刻技术，可以在薄膜表面任意打印隐形文字和图案，分辨率高达5微米。通过水汽作用，可以实现文字和图案的显现和掩藏，在防伪和信息隐藏等领域展现出了巨大的应用价值。

相关结果以Very Important Paper (VIP) 形式发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是山东大学国家胶体材料工程技术研究中心的博士研究生刘伦涛。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Dynamic color-switching of plasmonic nanoparticle films

Luntao Liu, Rashed Aleisa, Yun Zhang, Ji Feng, Yiqun Zheng, Yadong Yin, Wenshou Wang

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201910116

导师介绍

王文寿

https://www.x-mol.com/university/faculty/45886

http://www.nccm.sdu.edu.cn/cn/newsshow.php?pcid=8&cid=46&id=444  

殷亚东

https://www.x-mol.com/university/faculty/3117

http://faculty.ucr.edu/~yadongy/

（本稿件来自Wiley）