Photonische Kristallsensoren nutzen die periodische Struktur photonischer Kristalle zur Übertragung von Veränderungen der äußeren Umgebung. Sie können Umweltreize in Strukturfarben, Beugungsspitzen oder Reflektionsspektren umwandeln und bieten bei der Umwelterfassung vor Ort Vorteile wie anschauliche, schnelle und markierungsfreie Detektion. Dieser Artikel konzentriert sich auf kolloidale photonische Kristallsensoren (CPCs), gibt einen systematischen Überblick über deren Strukturdesign, Reaktionsmechanismen und Forschungsfortschritte bei der Erkennung von Umweltverschmutzungen. Zunächst werden die optischen Prinzipien eindimensionaler, zweidimensionaler und dreidimensionaler CPCs dargestellt, wobei die Rolle von Gitterabstand, effektivem Brechungsindex und struktureller Ordnung bei der Steuerung von Sensorsignalen erläutert wird; anschließend werden die wichtigsten Struktur- und Materialdesignstrategien anhand photonischer Kristallhydrogele, künstlicher Opale/Invertierter Opale, sphärischer kolloidaler Kristallmikrosphären und mit metall-organischen Gerüsten (MOFs) zusammengesetzten photonischen Kristalle zusammengefasst; darauf aufbauend werden repräsentative Anwendungen von CPC-Sensoren bei der Erkennung von Schadstoffen in Gas-, Flüssigphasen sowie industriellen und landwirtschaftlichen Umgebungen erörtert. Abschließend werden Herausforderungen hinsichtlich Stabilität, Chargenkonsistenz, Störfestigkeit und portabler Auslesung von CPC-Sensoren zusammengefasst und Perspektiven für Entwicklungen bei der multivariaten Signalerfassung, maschinellem Lernen und integrierten Geräten aufgezeigt.

Photonische Kristallsensoren;kolloidale photonische Kristalle;Strukturfarbe;Umweltverschmutzungen;Feldüberwachung