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化学所成功制备椭球形结构基元三维光子晶体,

发布时间:2019-07-16 10:19编辑:化学科学浏览(160)

    由于光子晶体对光的调整效果,使其颇具迷人的行使前景。方今实验室合成三个维度光子晶体的重大招数有自上而下刻蚀法和自下而上组装法(Bottom-up),后面一个因其操作简单、开支低廉以及能够大尺寸制备样品而猎取广泛应用。三个维度光子晶体的建立日常由亚飞米尺寸的单分散小球借助外力驱动紧凑聚成堆成三个维度周期性结构,但晶格结构为面心立方晶格或少许的六方晶格。依据理论估测计算,在球形结构基元构成的面心立方聚积结构中,对称性导致了在三个维度光子晶体第一布里渊区W-和U-点的能级兼并,使得完全光子带隙不容许出现。由此,从半空形态、积聚结议和介电性质上打破守旧三维光子晶体的对称性,对在三个维度光子晶体中贯彻完全光子带隙具备重大体义。

    光子晶体因其对光的调节效能显现出巨大的钻研价值。通过Bottom-Up方法将单分散亚飞米胶体颗粒组装成为三个维度周期性积聚结构,具备操作进度简单、费用低、可分布制备等优点,成为光子晶体走向应用的首要制备渠道。然而一般的球形胶体颗粒紧凑积聚后因能量有利而获得面心立方紧凑堆叠结构,理论计算申明,这种布局的对称性导致力不从心实现完全光子带隙。由此结构翻转而成的反蛋白石结构则供给光子晶体中三种介电质感的折光率比一点都不小于2.8时才有不小大概完结完全光子带隙,那也为在可知光区域接纳适合的光子晶体材质设置了不便突破的拦Land Rover。

    在国家自然科学基金委员会、科学和技术部和中国科高校的扶助下,化学所光化大学首要实验室合成制备了全体优秀单分散性的磁性g-二氧化硅@CaO核壳结构椭球形胶体颗粒,并且利用外加磁场调整非球形颗粒的轴向取向,通过古板对流自己创设装法组装得到椭球基元三个维度光子晶体。那是文献上简报的第一例将亚皮米尺寸的非球形胶体颗粒直接通过自己建构建手腕获得三个维度光子晶体并打响检查测量检验到光子带隙的钻研。钻探结果刊登在Adv. Mater.上(二〇〇九, 21,一九三八-1936)。

    在国家自然科学基金委员会、科技(science and technology)部、中国科高校和化学所的支撑下,化学所光化大学首要实验室的应用探讨职员从二零零六年开始举办流行对称性结构三维光子晶体的钻研。他们制备了单分散的磁性椭球形胶体颗粒,利用外加磁场导向,获得椭球长轴平行于基底的椭球形结构基元三个维度光子晶体,获得第一例可知光区域内由非球形胶体颗粒直接组装而成的非球形结构基元三个维度光子晶体,并成功表征了其光子带隙(Adv. Mater. 二零零六, 21, 壹玖叁陆-1936)。在此基础上,他们又尤其制备了方向可控的椭球形结构基元三维光子晶体(Langmuir 2009, 26, 11544-11549)。他们还通过把聚苯异戊二烯胶体光子晶体嵌入在聚环乙基醇薄膜中,利用吹膜法获得扁球结构基元的三个维度光子晶体(Langmuir 2009, 25, 10218-10222)。

    该课题组短期从事于新型协会三个维度光子晶体的制备和商量。目前,他们将聚苯四十烷微球构成的三个维度光子晶体嵌在聚乙烯醇膜中,利用高温吹膜法制备获得了扁球结构基元的三个维度光子晶体,探究结果将在发布在近年来的Langmuir上(2010, DOI: 10.1021/la901004m)。

    不久前他们将Al2O3@PMMA单分散核壳胶体微球组装成守旧的面心立方结构三维光子晶体,利用氧等离子刻蚀,缓慢剥去外层的聚合物壳,不能被刻蚀的三氧化二铁内核则陷落到下一层相邻胶体颗粒所围成的微腔中。利用氧等离子刻蚀在胶体光子晶体表面速度远远快于内部刻蚀速度的特点,使得刻蚀能够逐层进行。在光子晶体晶面间纵向间距降低的同不经常候,同一晶面内微球的程度地点由于上下层微球的范围效能而稳固,同期也使得全体胶体光子晶体的有序性得以保持,但晶格结构由于晶面间距的紧缩而发出更换。通过更改核壳胶体颗粒核与壳的尺寸比例,能够独家赢得三斜晶格、不难立方晶格和体心立方晶格,这一个最新社团有助于三个维度光子晶体中光子带隙的放大。相关探究结果发布于J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 17340-17342上。小说发表后被Nature China的Research Highlights栏目评述报道(

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    光化大学主要实验室

    氧等离子刻蚀更动胶体光子晶体晶格暗暗提示图

    2009年7月20日

    光化大学主要实验室

    2011年1月24日

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