有序金屬微球陣列光子晶體的製備與光學性能研究

《有序金屬微球陣列光子晶體的製備與光學性能研究》是依託北京化工大學，由徐聯賓擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：有序金屬微球陣列光子晶體的製備與光學性能研究
• 依託單位：北京化工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐聯賓

項目摘要

具有三維完全帶隙的光子晶體因其可以控制光子的運動，近年來一直是研究的熱點。但是迄今世界上還很少有成功合成可見光區具有完全帶隙的光子晶體的報導。理論計算表明面心立方結構的金屬或金屬-介質亞微米微球陣列在可見光區存在三維完全的光子帶隙。本項目結合兩步模板法及電化學沉積法製備三維或二維有序金屬亞微米微球陣列薄膜光子晶體材料。首先合成高度有序蛋白石薄膜並以之為起始模板，製備不導電聚合物（如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA））大孔納米網（又稱反蛋白石），再以不導電納米網為第二步模板，通過電化學沉積，合成一系列層數可控，高度有序的金屬（如銀和金）亞微米微球陣列。通過對這些新型結構材料的紫外/可見光譜進行研究，發現在可見光區具有完全光子帶隙的金屬光子晶體，並掌握金屬球徑、球陣列層數、球填充率以及金屬種類的改變導致的光學性能和光子帶隙變化規律，為金屬光子晶體的理論和實踐研究提供依據。

結題摘要

具有三維完全帶隙的光子晶體因其可以控制光子的運動，近年來一直是研究熱點。但是迄今世界上還很少有成功合成可見光區具有完全帶隙的光子晶體的報導。理論計算表明面心立方結構的金屬或金屬-介質亞微米微球陣列在可見光區存在三維完全的光子帶隙。本項目以三維有序大孔納米網（反蛋白石）薄膜為模板，製備有序金屬亞微米微球陣列薄膜光子晶體材料。我們通過一步法共沉積聚苯乙烯（PS）膠體球和二氧化矽（SiO2）前驅體得到了大面積無裂縫、長程有序的SiO2大孔納米網。以SiO2大孔納米網為模板，首次通過化學沉積（無電沉積）法製備得到了大面積有序的金屬（如金和鉑）亞微米微球陣列薄膜材料。通過對這些新型結構材料的紫外/可見光譜進行研究，發現了在可見光區具有完全光子帶隙的金屬Au微球陣列薄膜光子晶體，並發現金屬種類和金屬球徑對光子帶隙具有重大影響。本研究為金屬光子晶體的理論研究提供了重要實驗依據。