光子晶体的制备

光子晶体（Photonic Crystal）是由S. John 和E. Yablonovitch 于1987年独立提出的，是由不同折射率的介质按周期性排列而形成的人工微结构。光子晶体即光子带隙材料，从材料结构角度看，光子晶体是一类人工设计制造的具有光学尺度周期性介电结构的晶体。与半导体晶格对电子波函数的调制类似，光子带隙材料能够对电磁波进行调制—具有相应波长的电磁波在光子带隙材料中传播时，由于布拉格散射的存在而受到调制，电磁波能量形成带状结构的光子晶体。带间存在带隙，即光子带隙，能量处于光子带隙中的光子不能进入晶体。光子晶体与半导体在基本模型和研究思路上有许多相似之处，原则上人们可以设计和制造光子晶体及其器件来控制光子的运动。光子晶体又称光子带隙材料，它的出现使操纵和控制光子的梦想成为可能。

1. 巨大 单层聚苯乙烯微球阵列

该产品将聚苯乙烯微球自组装成大面积阵列结构，并可以该结构为模板制备抗蛋白金属阵列结构。

图1 大面积聚苯乙烯微球模板

扫描电子显微镜（SEM）观察发现巨大的聚苯乙烯微球呈现六边形分布形态，用氧等离子气体轰击后，可以调节轰击的时间，形成间距可调的聚苯乙烯微球阵列结构，如图2所示。以此结构为模板，可以制备出不同间距、不同形态的金属纳米阵列结构，在生物检测、光电器件等方面有广泛的应用。

图2 单层间距可调巨型聚苯乙烯微球阵列结构

2. 巨大的二元金属纳米结构

本产品是在聚苯乙烯微球阵列结构上离子溅射金属薄膜，采用高温退火的方法去除聚苯乙烯微球，在基底表面可形成二元金属纳米结构，本产品以金为例，形成二元金纳米阵列结构。

图3 二元金纳米阵列结构

在聚苯乙烯模板表面溅射不同的金属薄膜后,通过高温退火制备了二氧化钛复合金纳米粒子的二元金属纳米阵列结构。

图4 由二氧化钛和金纳米粒子组成的二元金属纳米阵列结构

 

3. “双面神”聚苯乙烯微球阵列结构

采用混合溶液界面自组装法制备的单个聚苯乙烯微球阵列，由于不同浓度形成的二元结构的分布方式发生明显变化，会形成“双面”聚苯乙烯微球阵列结构。

图5：二元巨型聚苯乙烯微球阵列结构