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光子晶体的设计及其解决方法
更新时间:2016-05-30 浏览数:次

    胶体光子晶体是有序微结构材料中的一个重要分支及最具活力与发展潜力的研究方向。由单分散胶体粒子自发形成的胶体光子晶体在纳-微尺度上长程有序,具有独特的分离、传感、光学等化学与物理性质,有望在膜分离、光催化、化学分析、化学传感、能源化工、电化学等领域有着广阔的应用前景。

以制备胶体光子晶体的驱动力对构筑方法进行区分,大致可以分为三大类:流体流动诱导的组装技术、外场作用下的诱导组装技术和体积约束组装技术。

   1、流体流动诱导的组装技术

利用胶体分散流体流动并挥发的这一原理,人们发展了各种组装胶体光子晶体的方法,其中水平沉积法、垂直沉积法这两大类方法也使用的较为广泛。



 沉积法制备胶体光子晶体示意图


2、外场作用下的诱导组装技术

为了提高胶体光子晶体的组装速度,引入外场诱导单分散胶体粒子组装的方式得到了广泛的研究。在外场作用下的诱导组装过程中,主要的驱动力或相互作用一般包括重力、离心力、电场作用力、磁力、以及剪切力等多种作用力。



  图2 离心力作用下通过水平旋涂工艺制备的胶体光子晶体膜


3、体积约束组装技术

体积约束组装技术也称为模板组装技术,是指利用现有的结构为模板,使单分散胶体粒子按照模板的构型组装成为预定形状的胶体光子晶体,利用这一方法可以很好的控制胶体光子晶体的最终形态。体积约束组装技术可以分为硬模板组装技术与软模板组装技术。



  图3 单分散胶体粒子在两片玻璃基底的组装示意图



 图4 乳液滴模板法组装胶体光子晶体微珠示意图



图5 三相微流控液滴技术构筑形貌可控的胶体光子晶体微珠


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