[發(fā)明專利]使用膠體納米粒子的膠體光子晶體及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680001042.0
• 申請日: 2006-10-31
• 公開（公告）號: CN101060922A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪瑛晙;任相赫
• 申請（專利權(quán)）人: LG化學(xué)株式會社
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00
• 代理公司: 北京金信立方知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 朱梅;徐志明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用膠體納米粒子的膠體光子晶體及其制備方法，更具體地說，本發(fā)明涉及使用膠體納米粒子的膠體光子晶體及其制備方法，其中通過加入粘彈性材料，即使在干燥膠體溶液中的分散介質(zhì)時(shí)發(fā)生非均勻的體積收縮，由于粘彈性材料的彈性也會發(fā)生均勻的體積收縮。因此，可以在較短的時(shí)間內(nèi)制備2或3維在其表面上無缺陷且無粒子尺寸限制的大尺寸膠體光子晶體。?

背景技術(shù)

光子晶體是具有點(diǎn)陣間距為幾十納米至幾微米的規(guī)則結(jié)構(gòu)的晶體，并且能夠調(diào)整在紫外線、可見光和紅外線范圍內(nèi)的光學(xué)性能。自然界存在這樣的光子晶體，例如，各自發(fā)出美麗光線的蛋白石、蝴蝶和貝殼等，并且通過觀察天然晶體的結(jié)構(gòu)已經(jīng)人工開發(fā)并然后制備出了這樣的光子晶體。?

這種光子晶體的典型的制備方法包括自頂向下方法(top-downmethod)，如用于常規(guī)半導(dǎo)體工藝中的光刻法和離子束刻蝕法；和有規(guī)律地用于布置具有均勻尺寸的納米粒子的自底向上方法(bottom-upmethod)。?

通過常規(guī)的光刻法和離子束刻蝕法制備光子晶體的方法具有可制造復(fù)雜規(guī)則結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，但是具有非常高的額外費(fèi)用和需要長時(shí)間制備大尺寸光子晶體的缺點(diǎn)。另一方面，通過納米粒子的自組裝制備光?子晶體的方法(韓國專利公開2003-0083913)具有無需額外設(shè)備，以及可能在較短的時(shí)間內(nèi)制備大尺寸光子晶體的優(yōu)點(diǎn)，但是制備無缺陷的大尺寸光子晶體還是困難的。因此，在制備光子晶體的領(lǐng)域中，能夠通過納米粒子的自組裝在較短的時(shí)間內(nèi)構(gòu)建無缺陷的大尺寸光子晶體的技術(shù)是商業(yè)應(yīng)用的重要課題(essential?subject)。?

特別是，最近已廣泛研究了使用高分子膠體納米粒子的光子晶體的制備方法，并且有多種方法，如通過重力的沉積法[H.Miguez等人，Adv.Mater.10,480(1998)]、垂直沉積法[P.Jiang等人，Chem.Mater.11,2132(1999)]、通過溫度分布的垂直沉積法[Y.A.Vlasov等人，自然(倫敦)414,289(2001)、J.D.Joannopoulos，自然(倫敦)414,257(2001)]和電泳法[A.L.Rogach等人，Chem?Mater.12,2721(2000)]等。?

通過重力的沉積法利用了當(dāng)將長時(shí)間分散高分子二氧化硅膠體的溶液靜置時(shí)，粒子通過重力沉積至底部，然后自組裝的現(xiàn)象。但是，這種方法具有處理時(shí)間很長和光子晶體有缺陷的缺點(diǎn)。另外，其它方法能夠在較短的時(shí)間內(nèi)制備大尺寸光子晶體，但是具有光子晶體有缺陷的問題。?

此外，在使用高分子膠體粒子制備2或3維光子晶體的情況下，球狀膠體粒子通常在面心立方(FCC)結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行自組裝。在這種情況下，當(dāng)溶液蒸發(fā)時(shí)，膠體溶液中的粒子在襯底上進(jìn)行自組裝，在其體積比達(dá)到54％的情況下，該膠體粒子具有流動性，但是在該比率大于該數(shù)值的情況下，該膠體粒子為無流動性的晶體。此后，蒸發(fā)該溶液直到膠體粒子的體積比為74％，在該晶體中的自組裝的膠體粒子的體積從而收縮[Cheng等人，自然(倫敦)410,893(1999)]。在這種干燥溶液的過程中，該膠體粒子進(jìn)行了非均勻的體積收縮，因此產(chǎn)生了缺陷。為了解決由這種體積收縮導(dǎo)致的缺陷問題，可以采用使用具有流動性的液態(tài)金屬作為襯底成分的方法，但是問題在于，難于商業(yè)應(yīng)用[Griesebock等人，Chem?mater.，14，4023(2002)]。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供使用膠體納米粒子的膠體光子晶體及其制備方法，以及使用該光子晶體制備膠體光子晶體基面(base)的方法，由此，即使當(dāng)干燥膠體溶液中的分散介質(zhì)時(shí)發(fā)生非均勻的體積收縮，由于粘彈性材料的彈性也會發(fā)生均勻的體積收縮。因此，可以在較短的時(shí)間內(nèi)制備2或3維無表面缺陷且無粒子尺寸限制的大尺寸膠體光子晶體。?

本發(fā)明的另一個目的是提供使用膠體納米粒子的膠體光子晶體及其制備方法，以及使用該光子晶體制備膠體光子晶體基面的方法，該方法可適用于均需要光子晶體的激光器、傳感器、壓電傳感器、致動器、色譜分離膜、催化劑載體、集成光路、濾光器、液晶取向?qū)?、超親水或超防水膜、光掩膜、減反射膜和顯示器件等。?

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種使用膠體納米粒子制備膠體光子晶體的方法，該方法包括將粘彈性材料加入到包含膠體納米粒子的溶液中的步驟。?

本發(fā)明還提供了包含自組裝的納米粒子和限定該納米粒子的具有預(yù)定彈性的粘彈性材料的膠體光子晶體。?