中科院化學(xué)所提出制備窄帶隙光子晶體新方法
光子晶體以其特殊的周期結(jié)構(gòu)和可以對光子傳播進(jìn)行調(diào)控的特性而被稱為“光學(xué)半導(dǎo)體”,被認(rèn)為是未來光子工業(yè)的材料基礎(chǔ)。近年來,光子晶體的結(jié)構(gòu)、制備和光學(xué)特性研究受到全球范圍內(nèi)的高度關(guān)注,并在各類光學(xué)器件、光導(dǎo)纖維通訊和光子計算等領(lǐng)域呈現(xiàn)廣闊的應(yīng)用前景。
在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的支持下,化學(xué)研究所有機(jī)固體和新材料實(shí)驗室的科研人員針對目前光子晶體制備和應(yīng)用開展了廣泛研究(Acc. Chem. Res. 2011, 44, 405-415;J. Mater. Chem. 2011, 21, 14113-14126)。他們通過結(jié)構(gòu)設(shè)計,制備了具有硬核-軟殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒,制備了具有特殊緊密堆積結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度光子晶體(Macromol. Chem. Phys., 2006, 6, 596-604)。并且利用這種具有特殊乳膠粒結(jié)構(gòu)的膠體晶體,實(shí)現(xiàn)了在高靈敏度檢測(Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7258-7262;J. Mater. Chem. 2012, 22, 21405-21411;Lab Chip 2012, 12, 3089-3095)、光信息存儲(Adv. Mater. 2010, 22, 1237-1241)、界面浸潤性調(diào)控(Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 4436-4441)等方面的應(yīng)用,并實(shí)現(xiàn)了單晶光子晶體膜的制備(NPG Asia Mater. 2012, 4, e21)。 在以上研究基礎(chǔ)上,研究人員提出了一種簡便的基于超疏水低粘附基材制備具有窄帶隙光子晶體的方法。應(yīng)用該方法制備得到的光子晶體反射光譜半峰寬可達(dá)到12 nm。膠體乳液在超疏水低粘附基材上干燥過程中形成回縮的三相接觸線,及時釋放了由于乳膠粒收縮產(chǎn)生的應(yīng)力,從而避免了光子晶體膜產(chǎn)生裂紋。這種簡便的制備窄帶隙光子晶體的方法將為設(shè)計和制備新型光學(xué)器件提供新的思路。 該研究結(jié)果發(fā)表在近日出版的《美國化學(xué)會志》(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 17053−17058)上。 ![]() 圖1 制備得到的光子晶體的反射光譜(A)以及SEM圖像(B),插圖為其光學(xué)照片 ![]() 圖2 在高粘附基底(A)和超疏水低粘附基底(B)組裝的機(jī)理示意圖 |