[發(fā)明專利]一種角度無偏一維光子晶體及其制備方法

無效

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• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103127887A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設計）人: 顧忠澤;劉慈慧;趙遠錦;顧洪成
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司 32234
• 代理人: 劉述生

技術領域

本發(fā)明涉及一維光子晶體制備技術領域，特別是涉及一種角度無偏一維光子晶體及其制備方法。

背景技術

自然界中的生命具有億萬年的進化歷史，向自然學習是新材料發(fā)展永恒的主題，從生物中獲得啟發(fā)實現(xiàn)微觀和宏觀的統(tǒng)一，模擬生物體特異性功能的某一個方面，實現(xiàn)新材料的設計和制備，是向自然學習的新理念。

蝴蝶翅膀是自然界中天然存在的層狀多級結構復合材料，其優(yōu)異的機械性能來源于構成蝴蝶翅膀的有機無機材料交替排列有序的層狀結構。自然界中蝴蝶翅膀的仿生制備和應用一直是大家研究的熱點，已經出現(xiàn)了通過有機分子自組裝模擬生物礦化作用制備蝴蝶翅膀的工作。

經過十多年的長足發(fā)展，一維光子晶體以其獨特的光學性能在各個方面都發(fā)揮著越來越重要的作用。然而一維光子晶體反射峰強烈的角度依賴性雖然在某些功能材料領域體現(xiàn)了其獨特魅力，但該特性則嚴重制約了其顯示及傳感領域的發(fā)展。為了解決一維光子晶體觀察視角的依賴性，圍繞可用于可視化檢測的角度無偏的一維光子晶體展開了大量的研究工作，但是這些工作都局限在平面水平基底上自組裝制備層狀有序的復合薄膜，含凸出球面或凹陷球面的平面模板的角度無偏一維光子晶體的工作鮮有問世。

將天然蝴蝶翅膀和一維光子晶體的層狀有序結構結合起來并且制備具有角度無偏特性的一維光子晶體結構，可以成功的人工復制出天然蝴蝶翅膀的有序層狀結構。而含凸出球面或凹陷球面的平面模板上制備的一維光子晶體由于其半球形對稱結構，而表現(xiàn)出角度無偏的特性，可以具備一維光子晶體鮮亮的結構色，實現(xiàn)了良好的機械性能和光學性能的完美結合。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種角度無偏一維光子晶體結構，它同時解決了人工難以仿生制備蝴蝶翅膀層狀結構以及人工難以制備角度無偏一維光子晶體結構的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是：提供一種角度無偏一維光子晶體，包括平面模板和一維光子晶體，所述平面模板含有凸出球面或凹陷球面，所述一維光子晶體由不同折射率的介質材料層狀有序堆疊而成，所述一維光子晶體交替組裝在平面模板表面上。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述不同折射率的介質選擇自金屬氧化物、無機鹽、聚電解質、嵌段聚合物、共聚物、液晶材料、介孔納米粒子中的一種或多種的組合。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述平面模板選自金屬氧化物、無機鹽、聚電解質、嵌段聚合物、共聚物、液晶材料、介孔納米粒子、金、銀材料中的一種。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述平面模板厚度為1?mm至200?mm。

在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述一維光子晶體的單層的厚度為10?nm至200?nm，所述一維光子晶體的光子禁帶為200nm-2000nm。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一個技術方案是：提供一種制備所述角度無偏一維光子晶體的方法，包括以下步驟：

首先，含凸出球面或凹陷球面平面模板的選擇步驟：

選擇厚度在1?mm至200?mm之間的含凸出球面或凹陷球面的平面模板作為制備角度無偏一維光子晶體的基底材料；

其次，不同折射率介質溶液的配制步驟：

選擇具有不同折射率兩種介質，制備成尺寸10?nm至200?nm范圍內的介質材料的溶液或者溶膠，其濃度在1?%?-?99?%之間；

再次，一維光子晶體結構的制備步驟

將挑選出的含凸出球面或凹陷球面的平面模板依次交替浸入具有兩種不同折射率的介質配制成的溶液或者溶膠中，反復包覆多次，從而在凸出球面或凹陷球面平面模板表面形成折射率周期性變化的層層堆疊結構，其中每一層介質的厚度在10?nm至200?nm之間，層數在1層至200層之間；

第四，角度無偏一維光子晶體的干燥步驟：

將制備得到的層層堆疊的折射率周期性變化的結構在N2保護的烘箱中適當溫度下烘干，得到具有角度無偏性質的一維光子晶體。

??在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述一維光子晶體制備過程中，一維光子晶體的層狀堆疊過程需要經過一個干燥和固化的過程。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明一維光子晶體結構的顏色不隨觀察視角的改變而發(fā)生變化，具有顏色鮮亮，制備簡單等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明含有凹陷球面模板組裝的一維光子晶體示意圖；

圖2是本發(fā)明含有凸出球面模板組裝的一維光子晶體示意圖；

附圖中各部件的標記如下：1、凹陷球面；2、一維光子晶體；3、凸出球面。

具體實施方式