化学响应性光子晶体

光子晶体是一种具有光子带隙结构的周期性电介质材料,如果将响应性材料组装到光子晶体结构中,所形成的光子晶体的带隙结构则对外界环境的变化具有响应性,而被称为响应性光子晶体。响应性光子晶体作为光子晶体的一个新领域,由于其在传感器,生物医学,临床检测等方面的潜在应用,近几年受到广泛关注。根据外界环境的不同,响应性光子晶体可简单分为化学响应性光子晶体、物理响应性光子晶体和生物响应性光子晶体等。本文将对化学响应性光子晶体的国内外研究动态做一简要介绍,重点介绍以下五种化学响应性光子晶体:金属离子响应光子晶体、pH响应光子晶体、氧化还原响应光子晶体、葡萄糖响应光子晶体和光化学响应光子晶体。     

三维胶体光子晶体对光的调控与应用研究

21世纪在光子技术领域中操控光子已成为核心的研究内容.胶体光子晶体因其特殊的周期结构而具有光子禁带的特性,从而可以对特定频率的光进行调控,其应用涵盖了光、电、催化、传感、显示、检测等众多领域,为光功能材料的结构设计和性能优化提供了参考依据.本文主要从两个方面阐述近年来胶体光子晶体对光的调控作用与应用,一方面,光子晶体的...     

自组装方法与三维光子晶体制作

光子晶体,特别是三维光子晶体,可能成为信息处理和通信等领域的新型功能材料.光子晶体的制作方法可分为"自上而下"的物理方法和"自下而上"的化学自组装方法.化学自组装方法是制作三维光子晶体最为经济有效的方法.本文在阐述自组装方法的种类、一般过程、优点和不足等内容的基础上,分别分析和总结了带有各种功能缺陷的三维光子晶体的制作,这些缺陷主要包括线缺陷、面缺陷和点缺陷.从研究中可以看出,化学自组装方法通常需要结合其他方法才能实现缺陷的嵌入.近些年,三维光子晶体制作在材料选取、结构设计和方法改进等方面都有一些最新进展,本文对此进行了较为详尽的评述,并对我们课题组的研究进行了总结.最后对光子晶体的研究和制作方向进行了展望.     

可调制光子晶体的研究现状和展望

可调制光子晶体是一类在外场激励下,可以通过改变晶格参数或折射率来调节自身光子带隙结构的先进光子材料。在对光的操控方面,它比传统的非调制光子晶体表现出更加优异的性能,因此更符合光子器件在应用中的要求。本文对近年来可调制光子晶体的研究进展进行了介绍。     

光子晶体的制备与应用进展

光子晶体概念的提出到现在已有20多年,由于其特有的带隙和缺陷结构可实现对光子传播的控制,与传统的基于半导体晶体的电子技术相比更具优势,是未来光子计算机和光子通讯技术研发的核心。近年来,基于新材料、新方法制备的具有复杂结构的光子晶体不断涌现,其应用范围也从较早的波导、光开关、反射镜拓展到传感器、超棱镜、微透镜、太阳能电池、增强LED发光、光存储、生物芯片、仿生等新兴领域。本文结合了最新的研究状况,探讨了光子晶体的制备与应用进展。     

仿生光子晶体纤维的研究进展

光子晶体纤维是由光子晶体结构组成的纤维, 具有高饱和度的结构色彩; 其结合响应性材料或柔性基质可制备各种传感响应性光子晶体纤维, 在可穿戴智能传感设备方面具有应用潜力. 自然界中存在许多光子晶体纤维结构, 比如雪绒花花瓣的绒毛, 撒哈拉沙漠银蚂蚁的毛发, 黑嘴喜鹊羽毛等, 光子晶体纤维的研究对于取代传统纺织业的化学染料具有重要意义. 本综述总结了光子晶体纤维的概念、仿生制备方法、性能及相关应用, 并对光子晶体纤维在纺织业和智能传感领域的应用前景进行展望, 该综述对于发展光子晶体纤维的制备方法及潜在应用具有重要意义.     

凝胶光子晶体*

光子晶体是一种介电常数（或折射率）可以周期性调制的结构,其自激辐射抑制和光子局域化性质使其可以简便而有力的限制、控制和调控光子。近年来,利用胶体晶体自组装性质与水凝胶的传统应用相结合制成的凝胶光子晶体在药物释放、光学开关、金属探针、生物传感器等的新应用方面的研究蓬勃发展,在新材料开发及临床应用等方面取得巨大进展。本文概述了胶体晶体自组装并对该类凝胶光子晶体进行了分类介绍并对其发展趋势进行了评述和展望。     

光子晶体薄膜的制备以及在编码载体中的应用

通过将由聚苯乙烯纳米粒子构成的光子晶体膜镶嵌在聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜中制备得到了具有PDMS/光子晶体/PDMS夹心结构的可用于多重生物分析的光子晶体编码载体. 用编码载体进行了大肠杆菌3种基因的杂交检测: 以3种光子晶体膜作为编码载体固定核酸探针, 然后在含有荧光标记的目标分子的缓冲液中进行杂交反应. 杂交反应后以光子晶体膜的特征反射谱为核酸编码, 以荧光信号的有无来确定目标分子的存在与否. 实验结果表明PDMS/光子晶体/PDMS夹心结构是一种有效的构建悬浮载体的方法.     

梯度结构胶体光子晶体的制备及光子禁带调节

以改进的对流自组装方法制备层数可控的胶体光子晶体, 并通过各向同性氧等离子体(O₂ Plasma)刻蚀构造出梯度结构, 进一步通过金(Au)及无定形硅(Si)的可控沉积调节梯度结构胶体光子晶体的光子禁带, 并将该梯度结构用于罗丹明B的荧光发射增强.     

反蛋白石光子晶体的研究进展

反蛋白石晶体是一类重要的光子晶体,由于其制备材料的广泛性以及容易实现对光子禁带的多重调制而受到广泛关注.本文介绍了目前反蛋白石晶体结构的主要制备技术和方法,详细阐述了反蛋白石晶体结构的最新研究进展.     

FABRICATION OF PHOTONIC CRYSTAL WITH SUPERLATTICES

A novel technique was used to fabricate three-dimensional photonic crystals with superlattices. The super structure was fabricated by assembling monodispersed microspheres in the grooves of the scales of morpho butterfly, which makes the photonic crystal being composed of two kinds of different photonic structures (natural groove structure of butterfly wing and artificial microspherical colloids arrangement). The superstructural photonic crystal exhibits some unique optical properties different from both the butterfly wing and the colloidal crystal. The approach exhibited here provides a new way for fabricate photonic crystals with superlattices.     

FABRICATION OF PHOTONIC CRYSTAL WITH SUPERLATTICES

1. INTRODUCTION The very latest subject of physics to surface in biology is the photonic crystal, which is ordered, subwavelength structured material capable of controlling the propagation of light in the similar manner as which atomic crystal control electrons [1,2]. Due to the application of the photonic crystal in laser, integrated optical circuit, it attracted great attention in the past decade. Photonic crystals can be fabricated by microfabrication methods, holographic methods, and c…     

蛋白石及反蛋白石結構光子晶體

光子晶体是由不同介电常数的材料构成的一种空间周期性结构，它能够在特定方向上禁阻、控制和操纵光子的运动。目前，已制备的光子晶体具有几种不同的结构类型，本文主要综述了蛋白石、反蛋白石结构光子晶体的制备方法及其光子带隙的影响因素。     

三维SiO2欧泊模板溶剂热法制备硫化锌光子晶体

以单分散二氧化硅微球在重力场下自组装得到的三维有序欧泊(opal)为模板，采用溶剂热法在模板空隙内生长ZnS晶体，从而制备高质量的硫化锌基光子晶体. 通过X射线衍射(XRD)和Raman光谱证明ZnS晶体为闪锌矿结构且晶体质量较好，并对其生长机理进行了讨论. 通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)和紫外-可见分光光度计对所合成的ZnS/opal复合物与ZnS反欧泊结构进行了表征，结果表明两种结构都保持了欧泊三维有序性，并且在Г-L方向(垂直于(111)方向)上出现了布拉格衍射峰，说明其具有良好的光子晶体特性.     

Reconfigurable Photonic Crystal Reversibly Exhibiting Single and Double Structural Colors

Unlike absorption-based colors of dyes and pigments, reflection-based colors of photonic crystals, so called “structural colors”, are responsive to external stimuli, but can remain unfaded for over ten million years, and therefore regarded as a next-generation coloring mechanism. However, it is a challenge to rationally design the spectra of structural colors, where one structure gives only one reflection peak defined by Bragg's law, unlike those of absorption-based colors. Here, we report a reconfigurable photonic crystal that exhibits single-peak and double-peak structural colors. This photonic crystal is composed of a colloidal nanosheet in water, which spontaneously adopts a layered structure with single periodicity (407 nm). After a temperature-gradient treatment, the photonic crystal segregates into two regions with shrunken (385 nm) and expanded (448 nm) periodicities, and thus exhibits double reflection peaks that are blue- and red-shifted from the original one, respectively. Notably, the transition between the single-peak and double-peak states is reversible.     

Fabrication and characterization of core-shell photonic crystals via a dipping process

High-quality polystyrene (PS) colloidal photonic crystals in large area were fabricated in 24 h via a capillary-enhanced process. Then, the photonic crystals with core-shell structure were obtained by incorporating silica nanoparticles into the interstitial space of opal template via a dipping process. The filling ratio (V_silica) of interstitial space could be manipulated by dipping colloidal crystals into suspensions with different concentrations of silica nanoparticles, which in turn renders the obtained core-shell photonic crystals. The absorptive peak of opal without dipping process is at 445 nm as measured by UV–vis spectrometry. The filling ratios of 0.130, 0.167 and 0.253 can be calculated according to the modified Bragg's Law, which corresponds to the absorptive peaks for core-shell opals at 453, 463 and 469 nm obtained from suspensions with silica nanoparticles of 0.017, 0.122, and 0.244 wt%, respectively. Therefore, by using this dipping process, the characteristic absorption wavelength for photonic crystal will be varied easily, efficiently and cost effectively than that by traditional methods for constructing opal from monodispersed colloids of different diameters.