光子晶体用二氧化硅胶体球的改性制备及其自组装

采用一步法制备了表面接枝甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(MPS)的单分散SiO2胶体球,并通过垂直沉积法在40℃、60%相对湿度下组装出有序性较好的密排结构的SiO2光子晶体.傅立叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)结果证明SiO2胶体球表面接枝上了MPS;扫描电子显微镜(SEM)结果表明改性后SiO2胶体球平均粒径为284nm,单分散性较高,平均标准偏差＜5%;制备出的光子晶体是面心立方(fcc)紧密堆积结构;吸收光谱表明,所制备的光子晶体在(111)方向具有光子晶体的带隙特性,带隙中心波长为646nm.     

带隙可调光子晶体的研究进展

介绍了近几年带隙可调光子晶体的研究进展。带隙调节的机制主要有改变晶体材料的平均折射率和改变晶体的结构参数两种。综述了通过电场调制、磁场调制、压力调制、光照调制、温度调制和复合调制等实现带隙实时可调的研究进展,提出了目前存在的问题及研究方向。     

一维光子晶体的带隙特性研究

一维光子晶体是指介质只在一个方向呈周期性排列的材料。利用薄膜光学的特征矩阵法研究了一维光子晶体的禁带特性，分析了填充率变化、厚度的随机扰动对光子带隙的影响。结果表明，各能级的带隙率随填充率的变化而变化，并且存在一个极大值；厚度的随机扰动对光子带隙也有一定影响，但随机度不同，对光子带隙的影响也不一样。     

一维光子晶体的带隙特性研究

一维光子晶体是指介质只在一个方向成周期性排列的材料。利用薄膜光学的特征矩阵法研究了一维光子晶体的禁带特性,分析了填充率变化、厚度的随机扰动对光子带隙的影响。结果表明,随着填充率的变化,各能级的带隙率变化,并且存在一个极大值;厚度的随机扰动对光子带隙也有一定的影响,随机度不同,对光子带隙的影响也不一样。本研究对一维光子晶体的设计与制备有一定的参考价值。     

二氧化硅胶体球的制备、改性及其胶体晶体的组装

采用改进的St(O)ber法制备了单分散性较好、表面光滑的SiO2球形颗粒,将丁二酸化学键合于SiO2胶体球表面以提高其Zeta电势,再采用垂直沉积法在水溶液中制备出SiO2胶体晶体.通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜(SEM)和Zeta电位粒度仪对颗粒和胶体晶体的晶型、显微形貌、电学性能进行测试分析.结果表明:所...     

光子晶体及其制备方法研究进展

光子晶体是具有光子能带及能隙的一类新型材料，具有奇特的性质和广阔的应用前景。本文简述了光子晶体的主要特征，重点阐述了三维有序结构光子晶体的制作方法，并介绍了调节光子带隙的手段。     

NaCl改性SiO_2微球的制备及其自组装光子晶体研究

为提高SiO2微球的表面电荷密度,通过改进Stober法,引入电解质NaCl合成SiO2微球,并采用垂直沉积法制备出光子晶体.通过Zeta电位粒度仪、带EDS能谱仪的场发射扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见-近红外光谱仪对其电学性能、显微形貌和光学性能进行测试分析.Zeta电位测试结果显示改性SiO2:微球的Zeta电位平均提高11.39mV;EDS能谱分析表明微球中含有钠元素;SEM照片表明样品平均粒径为334 nm,平均标准偏差小于5%,所得光子晶体为面心立方密排结构;吸收光谱表明在725nm处具有光子晶体带隙.     

二维旋转直柱光子晶体的频率带隙结构分析

设计了一种二维方形旋转正四边形直柱光子晶体,利用平面波展开方法计算了其光子频率带结构,发现在低频和高频区域,该类光子晶体的光子频率禁带明显增大.计算了空气中Al材料的旋转四边形直柱光子晶体的带结构和态密度,当填充比等于0.5时存在绝对带隙,旋转角度为45°时绝对带隙最大,旋转角度为0时,光子频率禁带位于高频区域.利用FDTD方法检验了计算结果,并分析了旋转角度为45°时,正四边形直柱光子晶体的波导特性以及TM模的电场分布.     

含负折射率材料的一维光子晶体带隙及应用

研究了含负折射率材料的一维光子晶体中一种特殊的带隙,这种带隙最适合的用途是做新型光子晶体滤波器.     

图案化胶体光子晶体的制备与防伪应用研究进展

图案化胶体光子晶体因其易于制备、性价较高、多样化、功能化的优势,在防伪领域得到了很好的应用。概述了制备图案化胶体光子晶体的方法,包括垂直沉积法、旋涂法、喷涂法、喷墨打印技术;讨论了图案化光子晶体在防伪领域的应用及其优点;展望了图案化光子晶体未来的发展以及面临的挑战。     

单分散SiO_2胶体光子晶体的自组装制备与表征(英文)

使用Stber法化学合成了粒径在200-350nm之间的单分散SiO2,采用垂直沉积技术自组装制备了胶体晶体薄膜。通过扫描电镜与分光光度计对样品的微观结构与透过光谱进行了表征,结果表明,组成胶体晶体的SiO2微球呈面心立方结构,膜层的厚度可以通过胶体溶液的浓度加以控制,胶体膜层透射光谱中出现的峰值位置取决于SiO2微球的大小,并且与布拉格定律理论计算的结果相一致,透射光谱中光学阻带的深度可以通过改变胶体悬浮液中SiO2颗粒的体积分数来调控。     

光子晶体--一种新型人工带隙材料

光子晶体是近十年来才发展起来的存在光子禁带的一种新型人工材料,具有操控光子行为的独特能力,在众多领域有着广泛的用途.介绍了光子晶体的结构特征,分析了光子带隙产生的物理机理,着重介绍了光子晶体材料中存在的新现象及其应用.     

硅槽内自组装二氧化硅光子晶体

采用溶剂蒸发法在硅片上微槽内对不同粒径的SiO2微球进行组装,尝试利用刻有微槽的硅片与平坦衬底间形成的毛细管池限制胶体晶体的生长厚度,获得了具有显著光子带隙特征的光子晶体线形阵列,并在此基础上比较了不同实验条件如微球直径、毛细管池物理限制作用等对微球排列方式及规整度的影响.     

胶体阵列及三维光子晶体制备的研究进展

单分散的胶体颗粒能自发排列成胶体阵列,其长程有序结构能获得许多特殊的性质.胶体阵列被用作制备可见光及近红外波长范围的光子晶体的基础.以其为模板制备的反蛋白石结构可拥有全光子禁带,为新一代光子器件开发和应用带来了希望.介绍了单分散胶体颗粒的主流制备方法,归纳总结了胶体阵列制备的几种方法和国内外最新的相关报道,简述了其在制备三维光子晶体领域的最新进展以及该领域国内外的研究进展.     

The Langmuir‐Blodgett Approach to Making Colloidal Photonic Crystals from Silica Spheres

The area of colloidal photonic crystal research has attracted enormous attention in recent years as a result of the potential of such materials to provide the means of fabricating new or improved photonic devices. As an area where chemistry still predominates over engineering the field is still in its infancy in terms of finding real applications being limited by ease of fabrication, reproducibility and ‘quality’‐ for example the extent to which ordered structures may be prepared over large areas. It is our contention that the Langmuir‐Blodgett assembly method when applied to colloidal particles of silica and perhaps other materials, offers a way of overcoming these issues. To this end the assembly of silica and other particles into colloidal photonic crystals using the Langmuir‐Blodgett (LB) method is described and some of the numerous papers on this topic, which have been published, are reviewed. It is shown that the layer‐by‐layer control of photonic crystal growth afforded by the LB method allows for the fabrication of a range of novel, layered photonic crystals that may not be easily assembled using any other approach. Some of the more interesting of these structures, including so‐called heterostructured photonic crystals comprising of layers of spheres having different diameters are presented and their optical properties described. Finally, we offer our comments as to future applications of this interesting technology.     

Instantaneous,Simple, and Reversible Revealing of Invisible Patterns Encrypted in Robust Hollow Sphere Colloidal Photonic Crystals

The colors of photonic crystals are based on their periodic crystalline structure. They show clear advantages over conventional chromophores for many applications, mainly due to their anti‐photobleaching and responsiveness to stimuli. More specifically, combining colloidal photonic crystals and invisible patterns is important in steganography and watermarking for anticounterfeiting applications. Here a convenient way to imprint robust invisible patterns in colloidal crystals of hollow silica spheres is presented. While these patterns remain invisible under static environmental humidity, even up to near 100% relative humidity, they are unveiled immediately (≈100 ms) and fully reversibly by dynamic humid flow, e.g., human breath. They reveal themselves due to the extreme wettability of the patterned (etched) regions, as confirmed by contact angle measurements. The liquid surface tension threshold to induce wetting (revealing the imprinted invisible images) is evaluated by thermodynamic predictions and subsequently verified by exposure to various vapors with different surface tension. The color of the patterned regions is furthermore independently tuned by vapors with different refractive indices. Such a system can play a key role in applications such as anticounterfeiting, identification, and vapor sensing.