二维光子晶体

光子晶体是一种介电常数周期变化的功能材料,其基本特征是具有光子带隙。光子晶体理论诞生已三十年,基于理论及实验的研究取得了许多成绩。当所制备的光子带隙与光波的波长相当时,光子晶体材料抑制光子在一定频段内的传播。由于在光学、电学、热学、磁学等方面均有优良特性和潜在应用,光子晶体作为一种新型材料也越来越受到科研人员的青睐。不论在可加工性方面还是在传播特性方面,二维光子晶体的优势正逐渐体现出来。本文重点阐述二维光子晶体的研究进展,分别介绍了二维光子晶体的结构与性能特点以及近年来发展出的新型制备方法,如自组装法、刻蚀法、多光束干涉法等,并着重列举其在传感器、波导、光纤、太赫兹技术等领域的发展现状,表明二维光子晶体作为超材料具有巨大的发展空间和潜力。最后,本文对二维光子晶体今后的研究方向和发展前景作了展望。     

金属基光子晶体的研究进展

以具有独特功能的金属基材料（或其氧化物）及复合材料作为构筑单元制备的金属基光子晶体展现出优良的光学性能及光电转化性能,这对于拓展光子晶体在未来新型能源开发领域的应用前景具有重要意义. 综述了金属基光子晶体的制备方法、性能研究及其应用进展,并对金属基光子晶体在未来新型能源开发等方面的应用前景进行了展望.     

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.     

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.     

智能响应蓝相液晶光子晶体

具有刺激响应性的智能驱动材料已成为材料科学领域的研究热点之一。液晶的超分子自组装结构与其刺激响应特性使其在新型智能功能材料的开发应用上具有天然优势。蓝相液晶由于其独特的三维超分子自组装结构、软物质特性以及可见光波段的选择性光反射,被认为是最具潜力的智能光子晶体材料之一。在温度、光照、电场、湿度等外场刺激作用下,蓝相超分子自组装结构的晶体学参数或相态非常容易发生变化,造成光子带隙的改变进而呈现出反射颜色的变化。因此,蓝相的外场响应性能及在智能材料上的应用引起了研究者的广泛关注。本文综述了智能响应蓝相液晶光子晶体外场响应性能方面的前沿动态,对蓝相液晶光子晶体的光、磁、电、力、湿度响应等方面取得的系列重要的研究成果进行了总结,并对该领域目前存在的挑战以及未来发展趋势做出展望。     

光子晶体应用于化学及生物传感器的研究进展

光子晶体是由两种以上具有不同折光指数的材料在空间按照一定的周期顺序排列所形成的有序结构材料,它具有尺度为光波长量级的重复结构单元,通过对这些结构单元的合理设计.可以调控光子晶体的光学性质.近年来,光子晶体不仅在药物释放、光学开关、金属探针领域取得了广泛的应用,也为化学及生物传感器领域提供了新的检测原理和手段.本文概述了光子晶体的制备方法及近年来该技术在化学及生物传感器领域中的应用研究.     

纤维素纳米晶的空间受限自组装: 从胶体液晶到功能材料

作为最有前途的生物衍生材料之一, 纤维素纳米晶体(CNCs)具有来源广泛、 生物相容性好和可形成光子结构等优点, 在能源、 生物医学和光子材料领域具有重要的应用价值. 本文总结了CNCs的制备、 CNCs形成的胆甾型胶体液晶及CNCs衍生的光子材料的研究进展, 重点评述了CNCs在液滴和毛细管中的自组装和基于CNCs空间受限组装的功能材料研究进展, 并讨论了空间受限CNCs自组装研究面临的挑战和未来的发展方向.     

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。     

三维自组装蓝相液晶光子晶体

蓝相液晶由于其独特的三维自组装结构、可见光波段的选择性光反射性能和软物质特性,被认为是最具发展潜力的可调三维光子晶体材料之一,在下一代超快响应显示、反射型显示、可调激光器和光通信等领域具有广阔的应用前景。本文综述了近年来蓝相液晶自组装结构的研究进展,包括蓝相的多级自组装三维微纳结构及子相相变行为的最新研究,通过基板表面取向处理或纳米图案化诱导、电场诱导、热处理诱导等方法控制蓝相自组装行为和三维周期性晶体结构的研究现状,以及蓝相光子晶体材料在可调谐激光器、可调光栅等光学器件领域的应用研究,最后对该领域的目前存在的挑战和未来发展方向进行了展望。     

SiO_2@PANI光子晶体的制备及电致变色性能研究

应用Stber法合成单分散SiO2微球,通过垂直沉积自组装光子晶体,由电化学法在所组装的SiO2微球表面生成聚苯胺(PANI),得到了核-壳结构SiO2@PANI光子晶体薄膜.测试了SiO2@PANI光子晶体薄膜的循环伏安曲线、多电位紫外吸收光谱、对比度、响应时间等电致变色性能,结果表明,该光子晶体薄膜在变色时颜色亮丽,其最大对比度可达77%,远高于单纯PANI薄膜的43%,同时响应时间变快.初步实验结果说明将光子晶体结构引入导电聚合物中,能够提高其电致变色性能.     

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。     

胶体自组装法形成光子带隙材料

光子带隙晶体使人们可以有效地控制和操纵光子,但是构建光子晶体,尤其是近红外及可见光区域的光子晶体是一个困难的工作,它对材料提出了很高的要求.本文从化学的角度,利用自组装方法,对胶体晶体和反蛋白石等类光子带隙材料包括半导体、金属、金属氧化物、聚合物、染料等进行较全面的介绍,同时介绍了如何从这些材料获得光子带隙.     

光子晶体结构色材料的自组装制备与应用

光子晶体是由不同折射率材料周期性排列而成的结构,由于其独特的光学性质及优异的色彩饱和度,已经成为结构色材料中最重要的类型.过去几十年来,纳米粒子自组装制备光子晶体具有精准、成本低以及易大面积等优势,已经得到了广泛的研究和关注.综述了近期光子晶体结构色材料的研究进展,包括其基本的生色机制,制备方法以及在显示、色度传感和信息防伪加密等方面的实际应用.其中重点讨论了“自下而上”自组装的制备方式,并且强调了图案化和大面积结构色材料的制备方法.最后,对目前自组装制备光子晶体结构色材料所面临的挑战以及未来发展的方向进行了展望.     

电场响应光子晶体

光子晶体是一种介电常数周期变化、具有光子带隙、对光路可控的新型功能材料。将对外界刺激敏感性材料引入光子晶体空隙就得到可响应光子晶体。电场响应光子晶体是由电活性材料与光子晶体结构相结合所得,可以应用于反射型彩色显示并表现出其他显示技术所没有的独特优点。本文重点介绍了电场响应光子晶体器件的结构和响应机理,并按照引入电活性材料的不同将电场响应光子晶体分为基于液晶、聚电解质水凝胶、金属有机聚合物凝胶、导电聚合物以及核壳式电场响应光子晶体,总结了近几年各类电场响应光子晶体的研究进展,提出了在反射型彩色显示器件方面的应用以及存在的问题和展望。     

胶体晶体微球及其生物医学应用

光子晶体(PhCs)是由单分散纳米粒子周期性排列形成的材料,具有光子禁带,频率落在光子禁带内的光被禁止传播,这个特性激起了研究者对其制备和应用的研究热情。然而,一般的光子晶体材料都具有角度有偏性质,限制了其在宽视角光学材料和设备上的应用。近几年有一系列围绕球形胶体光子晶体材料的研究成果问世,由于球形的对称性,球形胶体晶体的衍射峰不会随着光的入射角变化而发生变化,从而拓宽了胶体晶体的应用范围。随着微流控技术被用于制备液滴模板,球形胶体晶体的制备取得了巨大的进步。微流控技术不仅保证了液滴模板的单分散性,还增加了胶体晶体微球的结构与功能的多样性。胶体晶体微球这些特有的性质,可以很好地将光子晶体材料与编码、非标记检测、细胞培养以及载药等生物医学领域连接起来,为其应用提供了广阔的前景。本文总结了球形光子晶体的研究进展,包括球形光子晶体的设计、制备及其生物医学应用,最后,对球形光子晶体未来的发展方向作了展望。     

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。     

生物结构刺激响应光子晶体的研究进展

自然物种演化形成了多种复杂而精细的光子结构,这类结构兼具功能的特点,将具有刺激响应特性的材料与天然生物光子结构相结合,能够制备得到响应性光子晶体材料,在生物医疗检测、传感器件、装饰和防伪等方面具有巨大的应用前景.本文在前期研究工作的基础上,综述了近年来,具有生物结构的响应性光子晶体的研究进展,总结了自然界的天然分级光子结构种类及显色机理,重点阐述了基于刺激响应聚合物的响应性光子晶体的构筑及应用、以及响应机理,最后对具有生物结构的响应性光子晶体材料的问题进行了总结,对未来的研究进行了展望.     

无机-无机复合电致变色材料的研究进展

在外加电压的作用下,电致变色材料的光学性能（颜色、透光率等）能够可控制、可逆地变化,在节能减排领域有重要应用前景。随着相关研究的不断创新、深入和拓展,单一组分的电致变色材料因受到其自身结构和性能的限制,不能表现出人们所期望的电致变色性能,并且在结构和性能上不具有可设计和调控性,因而越来越无法满足实际应用的需求。与非复合电致变色材料相比较,复合型材料在这方面具有明显的优势,其优势体现在通过合理的材料设计,借助复合材料各组分的协调作用,充分激发各组分的优点,克服各自的缺点,可以获得结构和性能优异的电致变色材料。因此,近年来越来越多的研究聚焦于复合型电致变色材料。目前已开展研究的复合型电致变色材料的种类很多,根据复合组分是无机材料还是有机材料来对复合型电致变色材料分类的话主要可分为无机-无机复合、无机-有机复合和有机-有机复合3大类。相比有机电致变色材料,无机电致变色材料在材料成分控制、机械性能、光调制、使用稳定性、寿命等方面优势显著,因此,单一组分的和复合型的无机电致变色材料始终是本领域研究的重要方向。因此,本文致力于近年来无机-无机复合电致变色材料、器件和电解质的研究现状和未来的发展动态,对其研究进展、所存在的问题和发展趋势进行了归纳总结,为复合型电致变色材料的进一步研发和应用提供依据。     

TiO_2反蛋白石光子晶体最新研究进展

TiO_2反蛋白石光子晶体的研究近年来受到广大科技工作者的关注。它具有TiO_2的无毒、高折射率、良好的生物相容性,并且在电化学、光催化等方面有着优良的特性,而且具有光子晶体的光子带隙、光子局域、慢光效应、超棱镜效应、负折射效应等光学特性,使其在化学传感器、太阳能电池、光催化、高效率微波电线以及光子晶体纤维等方面具有广阔的应用前景。本文总结了TiO_2反蛋白石光子晶体的制备方法、改性方法,同时介绍了其近年来在各领域的应用研究进展。