Iridescent paper-based polymerized colloidal crystal arrays for molecular sensing

• Main Author: Du, Cong
• Other Authors: Reghan James Hill (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2013
• Subjects: Engineering - Chemical
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=119739

Polymerized colloidal crystal arrays (PCCAs) are colloidal crystal arrays that are embedded in a hydrogel matrix. Because they exhibit iridescent colour that can change in response to external stimuli, they have potential to be useful sensing materials. In this research, a new testing platform was synthesized by immobilizing PCCAs on filter paper. This is possible because paper is a porous, hydrophilic, and compliant support. Two methods were developed to optimize these so-called paper-based PCCAs (PB-PCCAs, M. Li, M.Eng. thesis, McGill University). A two-step method involves crystallizing colloidal spheres on paper and then applying a hydrogel to fix the array. Here, the temperature, cast size, dispersion concentration, contact angle of the colloidal dispersion with the mould, and filter paper type all influence the crystallization quality. In a simpler one-step method, PB-PCCAs can be assembled by directly depositing colloidal spheres in pre-gel solution onto paper or gel-filled paper. The one-step method produces much more intense and uniform iridescent colour, and uses significantly less gel and nanoparticles. Both techniques have been optimized to produce superior colour and surface texture than achieved previously, thereby paving the way toward our ultimate goal of developing aptamer functionalized colloidal crystal arrays for molecular- and bio-sensing. === Polymérisés réseaux cristallins colloïdaux (PCCAs) sont des réseaux cristallins colloïdaux qui sont incorporés dans une matrice d'hydrogel. Parce qu'ils présentent une couleur irisée qui peut changer à cause des stimuli externes, ils ont le potentiel d'être utilisé en matériaux de détection. Dans le cadre de cette recherche, une plate-forme de test nouvelle a été synthétisée en immobilisant PCCAs sur un papier filtrant. Ceci est possible parce que le papier est un support poreux hydrophile, et flexible. Deux méthodes ont été développées afin d'optimiser ces soi-disant à base de papier PCCAs (PB-PCCAs, M. Li, M.Eng. Thèse, Université McGill). Procédé en deux étapes est la cristallisation des sphères colloïdales sur papier et puis la application de un hydrogel pour fixer la matrice. Ici, la température, la taille coulée, la concentration en dispersion, l'angle de contact de la dispersion colloïdale sur le moule, et le type de papier filtrant ont tout influence sur la qualité de cristallisation. Dans un simple procédé d'une seule étape, PB-PCCAs peut être assemblé en déposant les sphères colloïdales et le solution de pré-gel sur du papier ou du papier rempli de gel. Cette méthode produit beaucoup plus de couleur intense et uniforme, et utilise beaucoup moins de gel et de nanoparticules. Les deux techniques ont été optimisées pour produire des mieux couleurs et la mieux texture de surface. Cela nous aidera à développer aptamères fonctionnalisés réseaux cristallins colloïdaux pour la molécule de détection enfin.