金属被设计成具有各种纳米结构，如周期性的孔或凹坑、纳米谷、纳米隙和纳米点，以形成表面等离激元(SPP)或局域表面等离激元共振(LSPR)。SPP或LSPR效应使金属表面的自由电子与入射光发生强烈的相互作用，这有利于各种应用，包括减反射、波导、传感等。特别是，可见波长的共振使金属纳米结构具有各种等离激元颜色。具有颗粒形式的等离激元纳米结构具有巨大的应用潜力，因为微粒可以悬浮在液体介质中并组装成二次结构。然而，以低成本在微球表面制造精细的等离激元纳米结构仍然是非常具有挑战。传统的纳米压印和胶体光刻与高度弯曲的表面不兼容。乳胶界面上的胶体自组装可以在球形液滴表面形成定义良好的周期性纳米结构，就像胶体光刻中在2D衬底上所做的那样。尽管如此，对粒子相对于界面位置的精细控制还没有得到彻底的研究。此外，具有受控等离激元颜色的微球还没有被报道。
有鉴于此，韩国科学技术院(KAIST) Shin-Hyun Kim报道了使用光固化乳剂滴模板创建等离激元Janus微球，其界面被二氧化硅颗粒覆盖；稳定颗粒的乳液称为Pickering乳液。
文章要点
1）为了使Pickering乳液滴剂滴入，研究人员将含有二氧化硅颗粒的光固化树脂微流化成连续的水相。二氧化硅颗粒迅速锚定在乳液界面上并形成非紧密堆积的六边形阵列。然后通过移动其三重线，粒子缓慢地朝连续相前进，同时降低了粒子间的分离。无论何时，通过树脂的光聚合反应，都可以立即捕获装饰有颗粒的乳液滴，在除去二氧化硅颗粒后，其变成表面上带有凹坑阵列的微球。
2）研究人员通过在具有明确定义的凹陷阵列的微球上定向沉积铝或金而形成各种等离激元颜色。金属形成连续的薄膜，表面有六角形的孔阵，凹陷中有弯曲的圆盘，它们通过等离激元耦合产生强烈的共振。由于微窝的几何形状可以通过液滴产生和光聚合之间的间隔来控制，因此可以从单一尺寸的二氧化硅颗粒中获得各种等离激元颜色。此外，通过调整金属层的厚度和类型以及二氧化硅颗粒的大小，还有进一步控制等离激元微球颜色。
3）定向金属沉积不仅使微球具有光学各向异性，而且使微球具有电各向异性。因此，等离激元微球的取向可以通过电场来控制，从而能够开启和关闭等离激元微球颜色。
Jong Bin Kim, et al, Plasmonic Janus Microspheres Created from Pickering Emulsion Drops, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202001384
https://doi.org/10.1002/adma.202001384
