光子晶體（PC）材料是一種由不同介電常數(shù)材料構成的具有周期性結構的材料,最主要的特征是具有光子禁帶（PBG）,當光子禁帶的頻率區(qū)域位于可見光區(qū)域時,能夠衍射結構色。目前,具有光子晶體結構的材料已被廣泛應用于功能材料之中。其中,光子晶體傳感材料是科學家研究的主要方向,這是由于光子晶體能夠衍射結構色,具有裸眼快速檢測的優(yōu)點。本文以聚乙烯醇（PVA）水凝膠作為基質,制備了二維（2D）和三維（3D）的PVA水凝膠基凝膠光子晶體膜,探討了凝膠光子晶體膜的顯色性能,并研究了其在傳感檢測領域的應用。對于二維光子晶體的研究,首先,通過無皂乳液聚合法制備了粒徑均一的聚苯乙烯（PS）膠體微球,之后采用掩膜輔助光聚合的工藝,制備了一種具有隱形標記功能的2D凝膠光子晶體薄膜,實驗結果發(fā)現(xiàn):該2D凝膠光子晶體膜最初是透明的,浸潤超純水后可以觀察到光子晶體膜顯色后產生紅色圖案（632 nm）和綠色背景（540 nm）的高清對比。然后,選擇粒徑600 nm的PS微球,通過物理交聯(lián)方法制備PVA水凝膠基2D光子晶體薄膜,之后利用4-硼苯甲醛（4-BBA）對PVA凝膠進行功能化改性。探討了改性過程中交聯(lián)時間對凝膠光子晶... 

【文章來源】：上海第二工業(yè)大學上海市

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學位級別】：碩士

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光子晶體的應用：a)光纖[8]

體特征禁帶帶（PBG）是光子晶體最基本的特性之一。光子禁帶，又稱光子的一個頻率范圍。研究人員已經證實光子在光子晶體中的運動與由于光子晶體具有特殊的周期結構，光在光子晶體中傳播時形成結構，在帶之間形成光子帶隙。如果電磁波的頻率位于禁帶區(qū)，的傳播將受到抑制，無法傳播。如果我們用某種方法破壞光子晶壞，電磁波就能夠傳播。因此，通過改變光子晶體的結構參數(shù)或波的傳播行為，使光子晶體能夠根據(jù)我們的實際需要選擇特定的地調節(jié)電磁波特定波長的傳輸?shù)哪康摹６擅枋隽司w受電磁波（X 射線）照射時晶體內原子的間距與，利用布拉格定律，X 射線在材料表征（XRD）、工業(yè)探傷等方知道，光在光子晶體內的傳播與 X 射線在晶體內部的傳播類似，用布拉格方程來說明光子晶體的光子禁帶特征性：λ0= 2nadhklsinθdif

4 頁上海第二工業(yè)大學 碩士學位論文.1 膠體微球自組裝法膠體微球自組裝法是制備光子晶體最常用的方法。膠體微球在液面的自組裝過就是一個膠體微球為了降低熵值自發(fā)進行的一個分子重排過程。與光刻法[18]相比裝法更易形成周期型結構。界面法和旋涂法是制備二維光子晶體最主要的兩種自組裝方法。旋涂法主要是心力的作用，使溶劑快速揮發(fā)，膠體微球能夠快速的在基底上鋪展開，自組裝成體結構的過程。Mihi 等人[19]在研究時發(fā)現(xiàn)，利用旋涂法制備的光子晶體的結構轉速、微球乳液的濃度以及基底的親溶劑性等因素的影響，在此基礎上，Jiang 等人過改進實驗方法，制備得到了具有非緊密對稱的二維光子晶體，如圖 1.3 所示。則是利用液體表面張力或者空氣與液體界面張力的不同來自組裝形成光子晶體，在大面積制備二維光子晶體方面有巨大的優(yōu)勢，例如，1996 年，Dimitrov 等人[21]研究的基礎上，設計了一種在垂直平面上大面積制備具有六邊形周期性結構的二晶體；Asher 課題組的 Zhang 等[22]開發(fā)了一種新的更為簡單的自組裝方法——尖法，這一方法制備的二維光子晶體面積可達 280 cm2。

【參考文獻】：
期刊論文
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