Приготовление фотонных кристаллов

Фотонные кристаллы (Photonic Crystal) были основаны в 1987 году С. Джоном и Э. ЯблоновичемПредложенные независимо друг от друга, это искусственная микроструктура, образованная периодическим расположением сред с различными показателями преломления. Фотонные кристаллы являются фотонными запрещенными зонами, и с точки зрения структуры материала фотонные кристаллы представляют собой класс искусственно спроектированных и изготовленных кристаллов с периодическими диэлектрическими структурами в оптическом масштабе. Подобно модуляции волновой функции электрона полупроводниковой решеткой, фотонные запрещенные зоны способны модулировать электромагнитную волну — с соответствующими длинами волнКогда электромагнитные волны распространяются в фотонных запрещенных зонах, они модулируются из-за наличия брэгговского рассеяния, и энергия электромагнитной волны образует структурированные в полосах фотонные кристаллы. Между полосами имеется запрещенная зона, т. е. запрещенная зона фотона. Фотоны с энергией в запрещенной зоне фотона не могут проникнуть в кристалл. Фотонные кристаллы и полупроводники имеют много общего в базовых моделях и исследовательских идеях, и в принципе люди могут проектировать и производить фотонные кристаллы и их устройства для управления движением фотонов. Появление фотонных кристаллов, также известных как фотонные запрещенные материалы, сделало возможной мечту о манипулировании и контроле фотонов.

1. Огромный однослойный массив микросфер полистирола

Этот продукт самоорганизует полистирольные микросферы в массивную структуру большой площади, и эту структуру можно использовать в качестве шаблона для подготовки массива антипротеиновых металлов.

Рис.1 Шаблон из полистирольных микросфер большой площади

Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) показала, что огромные микросферы полистирола имеют гексагональную форму распределения, а после бомбардировки плазменным газом кислорода время бомбардировки можно регулировать для формирования структуры массива микросфер полистирола с регулируемым расстоянием, как показано на рисунке 2. Используя эту структуру в качестве шаблона, можно изготавливать структуры металлических наномассивов с различным расстоянием и различной формой, которые имеют широкий спектр применения в биологическом обнаружении и оптоэлектронных устройствах.

Рис.2 Структура однослойного массива микросфер из полистирола с регулируемым расстоянием

2. Огромная бинарная металлическая наноструктура

Этот продукт основан на структуре массива полистирольных микросфер, нанесенной методом ионного распыления металлической пленки, с использованием метода высокотемпературного отжига для удаления полистирольных микросфер, на поверхности подложки может быть сформирована бинарная металлическая наноструктура, в этом продукте в качестве примера используется золото для формирования бинарной структуры наномассива золота.

Рис.3 Структура бинарного золотого наномассива

После напыления различных металлических пленок на поверхность шаблона из полистирола была также получена бинарная структура металлического наномассива композитных золотых наночастиц диоксида титана путем высокотемпературного отжига.

Рис.4 Двоичная металлическая наноструктура, состоящая из диоксида титана и наночастиц золота

 

3. Структура массива микросфер полистирола «Двуликий Бог»

Массив отдельных полистирольных микросфер, полученный методом самосборки интерфейса смешанного раствора, будет образовывать «двустороннюю» структуру массива полистирольных микросфер из-за очевидного изменения режима распределения бинарной структуры, образованной различными концентрациями.

Рисунок 5: Структура массива больших бинарных полистирольных микросфер