技术领域
[0001] 本
发明涉及环状光子晶体，以及采用滴涂、
喷涂、喷墨打印制备环状光子晶体的方法，特别涉及单带隙、双带隙及多带隙的环状光子晶体及其制备方法。本发明还涉及所制备的环状光子晶体在分光计、可调光子晶体滤波片或反射片及可调光子晶体
激光器(需配备微位移
控制器)等领域中的应用。
背景技术
[0002] 当咖啡或者红酒被洒到桌子上时，人们通常会在咖啡滴或红酒滴的外缘发现环状
沉积物，这种现象后来被命名为咖啡环现象。美国芝加哥大学的教授及合作者研究发现，环状沉积物是由于液滴边缘和内部的液体挥发速度不同而引起的毛细流造成的：边缘快速挥发掉的液体被液滴内部的液体补充，所造成的趋向边缘的流动几乎可以将所有的分散物带到边缘(R.D.Deegan，O.Bakajin，T.F.Dupont，G.Huber，S.R.Nagel，T.A.Witten，Nature1997，389，827-829)。由于上述现象带来的不均匀性对涂料、打印等工艺具有严重的负面影响，科学家们一直将研究重点放在如何避免咖啡环现象的发生上。例如，
表面活性剂的加入可以降低液滴表面张
力梯度，有利于扰乱上述趋向边缘的流动，从而有效避免咖啡环现象的发生(H.Hu，R.Larson，Journal of Physical Chemistry B 2006，110，7090-7094)。哈佛大学的研究人员发现几何受限的三相
接触线附近的毛细力如果比趋向边缘的毛细流占优势，液滴中分散的固体颗粒将发生趋向液滴内部的反向运动，从而避免咖啡环(B.M.Weon，J.H.Je，Physical Review E 2010，82，015305)。另外，中国和韩国的研究人员通过避免喷墨打印过程中咖啡环现象的发生，制备了高
质量的光子晶体(L.Y.Cui，Y.L.Song，J.Mater.Chem.2009，19，5499-5502；H.-Y.Ko，J.Park，H.Shin and J.Moon，Chem.Mater.2004，16，
4212)。但很少科学家关注利用咖啡环现象来形成环状图案，而利用咖啡环现象制备环状光子晶体更未见报道。较文献上报道的制备多带隙光子晶体的制备方法，如可控胶体颗粒扩散方法(S.H.Kim，W.C.Jeong，H.Hwang，S.M.Yang，Angew.Chem.Int.Ed.2011，50，
11649-11653)，全息光
图案化方法(K.Liu，H.N.Xu，H.F.Hu，Q.Q.Gan，A.N.Cartwright，Adv.Mater.2012，DOI：10.1002/adma.201104628)相比，本发明所采用的滴涂、喷涂、喷墨打印制备单带隙或多带隙环状光子晶体的方法具有简便、成本低、容易规模化生产等优点。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供环状光子晶体，特别是单带隙或者多带隙的环状光子晶体。
[0004] 本发明的另一目的是提供环状光子晶体的制备方法，特别是单带隙或者多带隙的环状光子晶体的简便、低成本、易规模化的制备方法。
[0005] 本发明的还一目的是提供环状光子晶体在分光记、可调光子晶体滤波片或反射片及可调光子晶体激光器(需配备微位移控制器)等领域中的应用。
[0006] 本发明的环状光子晶体是环状蛋白石结构的光子晶体或环状反蛋白石结构的光子晶体。
[0007] 所述的环状蛋白石结构的光子晶体是以单分散胶体微球为组成单元，且由单分散胶体微球周期性排列形成的单环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体、双环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体、多环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体、双环双带隙的环状蛋白石结构的光子晶体、三环三带隙的环状蛋白石结构的光子晶体或多环多带隙的环状蛋白石结构的光子晶体中的一种。
[0008] 所述的环状反蛋白石结构的光子晶体是由无机
氧化物、固体单质或
聚合物构成的，以空气孔周期性排列形成的单环单带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体、双环单带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体、多环单带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体、双环双带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体、三环三带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体或多环多带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体中的一种。
[0009] 所述的单分散胶体微球的粒径是80～1100nm。
[0010] 所述的单分散胶体微球是已知市售的单分散聚合物胶体微球或
二氧化硅胶体微球中的一种。
[0011] 所述的单分散聚合物胶体微球优选选自单分散聚苯乙烯胶体微球、聚甲基
丙烯酸甲酯胶体微球和聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)聚合物胶体微球中的一种。
[0012] 所述的无机氧化物选自SiO2、TiO2和ZnO等中的一种。
[0013] 所述的固体单质选自Si、C和Ge等中的一种。
[0014] 所述的聚合物选自聚吡咯、环氧
树脂和
酚醛树脂等中的一种。
[0015] 所述的环状蛋白石结构的光子晶体的光子带隙在200～2600nm之间。
[0016] 所述的环状反蛋白石结构的光子晶体的光子带隙在150～2500nm之间。
[0017] 所述的单环单带隙、双环单带隙、多环单带隙、双环双带隙、三环三带隙、或者多环多带隙的环状蛋白石结构的光子晶体或环状反蛋白石结构的光子晶体的每一单环的宽度为0.1μm～0.1cm，每环的宽度可以相同或不同，可以在0.1μm～1cm之间等差、等比变化。
[0018] 本发明采用将含有相同粒径的单分散胶体微球的乳液滴涂、喷涂或者喷墨打印到固体基材的表面并干燥的方法，可以得到光子带隙在紫外光、可见光或红外光区域的单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；将含有两种不同粒径或含有多种不同粒径的单分散胶体微球的乳液中的一种含有单分散胶体微球的乳液首选滴涂、喷涂或者喷墨打印到固体基材的表面并干燥后，再逐次滴涂、喷涂或者喷墨打印剩余的一种或多种含有单分散胶体微球的乳液(每一种含有单分散胶体微球的乳液中的单分散胶体微球的粒径不同)，可以得到光子带隙在紫外光、可见光或红外光区域的双带隙或多带隙的环状蛋白石结构的光子晶体。进一步用所制备得到的环状蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，还可以制备得到环状反蛋白石结构的光子晶体。
[0019] 本发明的环状光子晶体的制备方法包括以下步骤：
[0020] (1)将含有相同粒径的单分散胶体微球的乳液滴涂、喷涂或者喷墨打印到固体基材的表面，干燥后便得到以单分散胶体微球为组成单元，且由单分散胶体微球周期性排列形成单环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；或进一步在上述得到的带有单环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体的固体基材的表面重复将含有相同粒径的单分散胶体微球的乳液滴涂、喷涂或者喷墨打印的步骤一次或多次，便可得到以单分散乳胶微球为组成单元，且由单分散胶体微球周期性排列形成双环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体或得到以单分散乳胶微球为组成单元，且由单分散胶体微球周期性排列形成多环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；
[0021] 或者先将两种含有不同粒径的单分散胶体微球的乳液中的一种含有单分散胶体微球的乳液滴涂、喷涂或者喷墨打印到固体基材的表面，干燥后再滴涂、喷涂或者喷墨打印另外一种含有单分散胶体微球的乳液，干燥后便可得到以单分散乳胶微球为组成单元，且由单分散胶体微球周期性排列形成双环双带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；上述两种含有单分散胶体微球的乳液中的单分散胶体微球的粒径各自相同；
[0022] 或者先将三种以上含有不同粒径的单分散胶体微球的乳液中的第一种含有单分散胶体微球的乳液滴涂、喷涂或者喷墨打印到固体基材的表面，干燥后再滴涂、喷涂或者喷墨打印第二种含有单分散胶体微球的乳液，干燥后再滴涂、喷涂或者喷墨打印第三种含有单分散胶体微球的乳液；便可得到以单分散胶体微球为组成单元，且由单分散胶体微球周期性排列形成三环三带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；或进一步在上述得到的带有三环三带隙的环状蛋白石结构的光子晶体的固体基材的表面重复将剩余的含有单分散胶体微球的乳液滴涂、喷涂或者喷墨打印的步骤一次或多次，便可得到以单分散胶体微球为组成单元，且由单分散胶体微球周期性排列形成多环多带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；上述三种以上的含有单分散胶体微球的乳液中的单分散胶体微球的粒径各自相同；
[0023] (2)将步骤(1)制备得到的环状蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，在作为牺牲模板的以单分散胶体微球为组成单元，且由单分散胶体微球周期性排列形成的环状蛋白石结构的光子晶体的单分散胶体微球之间的间隙中填充功能性物质后，再进一步去除所述的作为牺牲模板的单分散胶体微球，便可制备得到由功能性物质构成的，以空气孔(去除所述的作为牺牲模板的单分散胶体微球后产生的孔)周期性排列形成的单环单带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体、双环单带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体、多环单带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体、双环双带隙的反环状蛋白石结构的光子晶体、三环三带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体或多环多带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体中的一种。
[0024] 所述的在作为牺牲模板的以单分散胶体微球为组成单元，且由单分散胶体微球周期性排列形成的环状蛋白石结构的光子晶体的单分散胶体微球之间的间隙中填充功能性物质的方法选自滴涂、
浸涂、
旋涂、电化学沉积、
化学气相沉积及提拉填充法中的一种，将功能性物质填充到作为牺牲模板的以单分散胶体微球为组成单元，且由单分散胶体微球周期性排列形成的环状蛋白石结构的光子晶体单分散胶体微球之间的间隙中。
[0025] 所述的去除作为牺牲模板的单分散胶体微球的方法选自
煅烧、
有机溶剂(如：
甲苯、四氢呋喃或1，4-二氧六环等)溶解及
氢氟酸溶解方法中的一种或几种。
[0026] 所述的煅烧的
温度优选是160℃～600℃。
[0027] 所述的功能性物质选自无机氧化物的溶胶、制备固体单质的前驱体、聚合物
单体和聚合物中的一种。
[0028] 所述的无机氧化物溶胶选自SiO2溶胶、TiO2溶胶和ZnO溶胶等中的一种。
[0029] 所述的制备固体单质的前驱体选自制备Si的前驱体乙硅烷、制备C的前驱体
蔗糖和制备Ge的前驱体乙锗烷等中的一种。
[0030] 所述的聚合物单体是吡咯等。
[0031] 所述的聚合物是
环氧树脂或酚醛树脂等。
[0032] 所述的含有单分散胶体微球的乳液的浓度为0.01～30wt％，优选为0.5～30wt％。
[0033] 所述的单分散胶体微球的粒径是80～1100nm。
[0034] 所述的单分散胶体微球是已知市售的单分散聚合物胶体微球或
二氧化硅胶体微球中的一种。
[0035] 所述的单分散聚合物胶体微球优选选自单分散聚苯乙烯胶体微球、聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球和聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)聚合物胶体微球中的一种。
[0036] 所述的干燥的温度为5～95℃，干燥时的
相对湿度为5％～95％。
[0037] 所述的固体基材优选选自玻璃片、
石英片、
硅片、
云母片、金属片(如
铝片或
铜片等)和聚合物(如聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯或聚乙烯等)等中的一种。
[0038] 所述的滴涂、喷涂或者喷墨打印得到的液滴的大小为10μm～10cm。
[0039] 所述的单环单带隙、双环单带隙、多环单带隙、双环双带隙、三环三带隙、或者多环多带隙的环状蛋白石结构的光子晶体或环状反蛋白石结构的光子晶体的每一单环的宽度为0.1μm～0.1cm，每环的宽度可以相同或不同，可以在0.1μm～1cm之间等差、等比变化。
[0040] 本发明的利用旋涂、喷涂或喷墨打印的方法在固体基材的表面制备得到的环状蛋白石结构的光子晶体的光子带隙在200～2600nm之间。制备得到的环状反蛋白石结构的光子晶体的光子带隙在150～2500nm之间。
[0041] 本发明的方法操作简单、制备成本低廉、适合大规模制备环状光子晶体。所制备的环状光子晶体可用于制备分光计、可调光子晶体滤波片、反射光片或可调光子晶体激光器(需配备微位移控制器)的材料使用(一个带隙可以透过或反射一种光)。
附图说明
[0042] 图1.本发明
实施例4的将含有粒径为210nm的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)微球的乳液喷墨打印到玻璃表面，并在50℃干燥后，得到的环状光子晶体的光学
显微镜照片。
[0043] 图2.本发明实施例4的将含有粒径为210nm的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)微球的乳液喷墨打印到玻璃表面，并在50℃干燥后，得到的环状光子晶体的反射
光谱。
具体实施方式
[0044] 实施例1.
[0045] 将粒径为80nm的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球超声分散于
水中，制备得到浓度为0.01wt％的乳液，将所得到的乳液滴涂到玻璃片的表面(液滴的大小为10μm)，在温度为5℃、湿度为5％的条件下干燥，干燥后便得到以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球自组装形成的，光子带隙位于200nm的环状宽度为0.1μm的以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球为组成单元，且由单分散(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球周期性排列形成的单环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体。
[0046] 将上述制备得到的光子带隙位于200nm的环状宽度为0.1μm的以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球为组成单元，且由单分散(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球周期性排列形成的单环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，将SiO2溶胶滴涂在作为牺牲模板的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球之间的间隙中，在500℃下进行煅烧，去除所述的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球，得到光子带隙位于150nm的环状宽度为0.1μm的由SiO2构成的，以空气孔周期性排列形成的单环单带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体。
[0047] 实施例2.
[0048] 将粒径为1100nm的单分散聚苯乙烯胶体微球超声分散于水中，制备得到浓度为30wt％的乳液，将所得到的乳液喷涂到聚苯乙烯的表面(液滴的大小为10cm)，在温度为
95℃、湿度为95％的条件下干燥，干燥后便得到以单分散聚苯乙烯胶体微球自组装形成的光子带隙位于2600nm的环状宽度为0.1cm的以单分散聚苯乙烯胶体微球为组成单元，且由单分散苯乙烯胶体微球周期性排列形成的单环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体。
[0049] 将上述制备得到的光子带隙位于2600nm的环状宽度为0.1cm的以单分散聚苯乙烯胶体微球为组成单元，且由单分散苯乙烯胶体微球周期性排列形成的单环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，将TiO2溶胶用提拉方法填充在作为牺牲模板的单分散聚苯乙烯胶体微球之间的间隙中，在600℃下进行煅烧，去除所述的单分散聚苯乙烯胶体微球，得到光子带隙位于2500nm的环状宽度为0.1cm的由TiO2构成的，以空气孔周期性排列形成的单环单带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体。
[0050] 实施例3.
[0051] 将粒径分别为180nm、210nm的单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球分别超声分散于水中，分别制备得到浓度为20wt％的乳液，将所得到的含有粒径为180nm的单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球的乳液首先喷墨打印到云母片的表面(液滴的大小为100μm)，在温度为50℃、湿度为60％的条件下干燥，干燥后便先制备得到以单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球自组装形成的，光子带隙位于450nm的环状宽度为1μm的以单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球为组成单元，且由单分散甲基丙烯酸甲酯胶体微球周期性排列形成的单环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；然后再将所得到的含有粒径为210nm的单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球的乳液喷墨打印到上述的云母片的表面(液滴的大小为100μm)，并在温度为50℃、湿度为60％的条件下干燥，干燥后便制备得到以单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球自组装形成的，光子带隙位于450nm、530nm的环状宽度均为1μm的以单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球为组成单元，且由单分散甲基丙烯酸甲酯胶体微球周期性排列形成的双环双带隙的环状蛋白石结构的光子晶体。
[0052] 将上述制备得到的以单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球为组成单元，且由单分散甲基丙烯酸甲酯胶体微球周期性排列形成的双环双带隙的环状蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，将ZnO溶胶浸涂在作为牺牲模板的单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球之间的间隙中，并用甲苯去除所述的单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球，得到光子带隙位于200nm、350nm的环状宽度均为1μm的由ZnO构成的，以空气孔周期性排列形成的双环双带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体。
[0053] 实施例4.
[0054] 将粒径为210nm的单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球超声分散于水中，制备得到浓度为20wt％的乳液，然后将所得到的乳液喷墨打印到聚乙烯的表面(液滴的大小为100μm)，并在温度为20℃、湿度为20％的条件下干燥，干燥后重复上述过程四次，便可制备得到以单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球自组装形成的，光子带隙位于530nm的五环宽度均为1μm的以单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球为组成单元，且由单分散甲基丙烯酸甲酯胶体微球周期性排列形成的五环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体，如图1所示。
其反射光谱如图2所示。
[0055] 将上述制备得到的五环宽度均为1μm的以单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球为组成单元，且由单分散甲基丙烯酸甲酯胶体微球周期性排列形成的五环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，将含浓
硫酸催化剂的蔗糖、
乙醇和水的
混合液(蔗糖∶水∶乙醇：质量浓度为98％的H2SO4的摩尔比为1∶50∶60∶0.2)作为制备
碳的前驱体，旋涂在作为牺牲模板的单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球之间的间隙中，在160℃下进行煅烧并用四氢呋喃去除所述的单分散聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球后，得到光子带隙位于350nm的五环宽度均为1μm的由碳构成的，以空气孔周期性排列形成的五环单带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体。
[0056] 实施例5.
[0057] 将粒径分别为190nm、210nm、280nm的单分散二氧化硅胶体微球分别超声分散于水中，分别制备得到浓度为20wt％的乳液，将所得到的含有粒径为190nm的单分散二氧化硅胶体微球的乳液首先喷墨打印到铜片的表面(液滴的大小为100μm)，在温度为50℃、湿度为50％的条件下干燥，干燥后便先制备得到以单分散二氧化硅胶体微球自组装形成的，光子带隙位于495nm的环状宽度为1μm以单分散二氧化硅胶体微球为组成单元，且由单分散二氧化硅胶体微球周期性排列形成的单环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；然后再将所得到的含有粒径为210nm的单分散二氧化硅胶体微球的乳液喷墨打印到上述的铜片的表面(液滴的大小为100μm)，并在温度为50℃、湿度为50％的条件下干燥，干燥后便制备得到以单分散二氧化硅胶体微球自组装形成的，光子带隙位于530nm的环状宽度为1μm的以单分散二氧化硅胶体微球为组成单元，且由单分散二氧化硅胶体微球周期性排列形成的双环双带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；最后再将所得到的含有粒径为280nm的单分散二氧化硅胶体微球的乳液喷墨打印到上述的铜片的表面(液滴的大小为100μm)，并在温度为50℃、湿度为50％的条件下干燥，干燥后便制备得到以单分散二氧化硅胶体微球自组装形成的，光子带隙位于495nm、530nm、650nm的环状宽度均为1μm的以单分散二氧化硅胶体微球为组成单元，且由单分散二氧化硅胶体微球周期性排列形成的三环三带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；
[0058] 将上述制备得到的以单分散二氧化硅胶体微球自组装形成的，光子带隙位于495nm、530nm、650nm的环状宽度均为1μm的以单分散二氧化硅胶体微球为组成单元，且由单分散二氧化硅胶体微球周期性排列形成的三环三带隙的环状蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，将热固性酚醛树脂用滴涂的方法填充在作为牺牲模板的单分散二氧化硅胶体微球之间的间隙中，在160℃下进行煅烧并用氢氟酸去除所述的单分散二氧化硅胶体微球，得到光子带隙位于250nm、350nm、510nm的环状宽度均为1μm的由酚醛树酯构成的，以空气孔周期性排列形成的三环三带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体。
[0059] 实施例6.
[0060] 将粒径分别为190nm、210nm、240nm、280nm、300nm、420nm的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球分别超声分散于水中，分别制备得到浓度为5wt％的乳液，首先将所得到的含有粒径为190nm的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球的乳液喷墨打印到聚二甲基硅氧烷的表面(液滴的大小为10μm)，在温度为50℃、湿度为50％的条件下干燥，干燥后便先制备得到以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球自组装形成的，光子带隙位于495nm的环状宽度为1μm以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球为组成单元，且由单分散(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球周期性排列形成的单环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；然后再按如上所述方法逐步先后将含有粒径分别为210nm(液滴的大小为20μm)、
240nm(液滴的大小为30μm)、280nm(液滴的大小为40μm)、300nm(液滴的大小为50μm)、
420nm(液滴的大小为60μm)的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球的乳液喷墨打印到聚二甲基硅氧烷的表面并干燥，干燥后便制备得到以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球自组装形成的，光子带隙位于495nm、530nm、
580nm、650nm、750nm、1050nm的环状宽度分别为0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、
0.6μm的以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球为组成单元，且由单分散(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球周期性排列形成的六环六带隙的环状蛋白石结构的光子晶体。
[0061] 将上述制备得到的以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)为组成单元，且由单分散(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球周期性排列形成的六环六带隙的环状蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，将吡咯单体用电化学沉积的方法填充到作为牺牲模板的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球之间的间隙中，然后用甲苯去除所述的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球，得到光子带隙位于250nm、350nm、490nm、510nm、580nm、690nm的六环宽度分别为0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm的由聚吡咯构成的，以空气孔周期性排列形成的六环六带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体。
[0062] 实施例7.
[0063] 将粒径分别为190nm、210nm、240nm、280nm、300nm、420nm的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球分别超声分散于水中，分别制备得到浓度为2wt％的乳液，首先将所得到的含有粒径为190nm的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球的乳液喷墨打印到聚二甲基硅氧烷的表面(液滴的大小为100μm)，在温度为50℃、湿度为50％的条件下干燥，干燥后便先制备得到以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球自组装形成的，光子带隙位于495nm的环状宽度为1μm以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球为组成单元，且由单分散(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球周期性排列形成的单环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；然后再按如上所述方法逐步先后将含有粒径分别为210nm(液滴的大小为200nm)、240nm(液滴的大小为400nm)、280nm(液滴的大小为800nm)、300nm(液滴的大小为
1600nm)、420nm(液滴的大小为3200nm)的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球的乳液喷墨打印到聚二甲基硅氧烷的表面并干燥，干燥后便制备得到以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球自组装形成的，光子带隙位于495nm、530nm、
580nm、650nm、750nm、1050nm的环状宽度分别为1μm、2μm、4μm、8μm、16μm、32μm的以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球为组成单元，且由单分散(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球周期性排列形成的六环六带隙的环状蛋白石结构的光子晶体。
[0064] 将上述制备得到的以单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)为组成单元，且由单分散(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球周期性排列形成的六环六带隙的环状蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，用提拉的方法，将环氧树脂填充到作为牺牲模板的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球之间的间隙中，然后用1，4-二氧六环去除所述的单分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)胶体微球，得到光子带隙位于250nm、350nm、490nm、510nm、580nm、690nm的六环宽度分别为1μm、2μm、4μm、
8μm、16μm、32μm的由环氧树脂构成的，以空气孔周期性排列形成的六环六带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体。
[0065] 实施例8.
[0066] 将粒径分别为190nm、210nm、280nm的单分散二氧化硅胶体微球分别超声分散于水中，分别制备得到浓度为20wt％的乳液，将所得到的含有粒径为190nm的单分散二氧化硅胶体微球的乳液首先喷墨打印到石英片的表面(液滴的大小为10μm)，在温度为50℃、湿度为50％的条件下干燥，干燥后便先制备得到以单分散二氧化硅胶体微球自组装形成的，光子带隙位于495nm的环状宽度为0.1μm以单分散二氧化硅胶体微球为组成单元，且由单分散二氧化硅胶体微球周期性排列形成的单环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；然后再将所得到的含有粒径为210nm的单分散二氧化硅胶体微球的乳液喷墨打印到上述的石英片的表面(液滴的大小为10μm)，并在温度为50℃、湿度为50％的条件下干燥，干燥后便制备得到以单分散二氧化硅胶体微球自组装形成的，光子带隙位于530nm的环状宽度为0.1μm的以单分散二氧化硅胶体微球为组成单元，且由单分散二氧化硅胶体微球周期性排列形成的双环双带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；最后再将所得到的含有粒径为
280nm的单分散二氧化硅胶体微球的乳液喷墨打印到上述的石英片的表面(液滴的大小为
10μm)，并在温度为50℃、湿度为50％的条件下干燥，干燥后便制备得到以单分散二氧化硅胶体微球自组装形成的，光子带隙位于495nm、530nm、650nm的环状宽度均为0.1μm的以单分散二氧化硅胶体微球为组成单元，且由单分散二氧化硅胶体微球周期性排列形成的三环三带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；
[0067] 将上述制备得到的以单分散二氧化硅胶体微球自组装形成的，光子带隙位于495nm、530nm、650nm的环状宽度均为0.1μm的以单分散二氧化硅胶体微球为组成单元，且由单分散二氧化硅胶体微球周期性排列形成的三环三带隙的环状蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，用化学气相沉积的方法，将Si的前驱体乙硅烷沉积到作为牺牲模板的单分散二氧化硅胶体微球之间的间隙中，在600℃下进行煅烧后，进一步用氢氟酸溶解掉所述的单分散二氧化硅胶体微球，得到光子带隙位于250nm、350nm、510nm的环状宽度均为0.1μm的由Si构成的，以空气孔周期性排列形成的三环三带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体。
[0068] 实施例9.
[0069] 将粒径分别为190nm、210nm、280nm的单分散二氧化硅胶体微球分别超声分散于水中，分别制备得到浓度为20wt％的乳液，将所得到的含有粒径为190nm的单分散二氧化硅胶体微球的乳液首先喷墨打印到
铝片的表面(液滴的大小为100μm)，在温度为50℃、湿度为50％的条件下干燥，干燥后便先制备得到以单分散二氧化硅胶体微球自组装形成的，光子带隙位于495nm的环状宽度为1μm以单分散二氧化硅胶体微球为组成单元，且由单分散二氧化硅胶体微球周期性排列形成的单环单带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；然后再将所得到的含有粒径为210nm的单分散二氧化硅胶体微球的乳液喷墨打印到上述的铝片的表面(液滴的大小为100μm)，并在温度为50℃、湿度为50％的条件下干燥，干燥后便制备得到以单分散二氧化硅胶体微球自组装形成的，光子带隙位于530nm的环状宽度为1μm的以单分散二氧化硅胶体微球为组成单元，且由单分散二氧化硅胶体微球周期性排列形成的双环双带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；最后再将所得到的含有粒径为280nm的单分散二氧化硅胶体微球的乳液喷墨打印到上述的铝片的表面(液滴的大小为100μm)，并在温度为50℃、湿度为50％的条件下干燥，干燥后便制备得到以单分散二氧化硅胶体微球自组装形成的，光子带隙位于495nm、530nm、650nm的环状宽度均为1μm的以单分散二氧化硅胶体微球为组成单元，且由单分散二氧化硅胶体微球周期性排列形成的三环三带隙的环状蛋白石结构的光子晶体；
[0070] 将上述制备得到的以单分散二氧化硅胶体微球自组装形成的，光子带隙位于495nm、530nm、650nm的环状宽度均为1μm的以单分散二氧化硅胶体微球为组成单元，且由单分散二氧化硅胶体微球周期性排列形成的三环三带隙的环状蛋白石结构的光子晶体作为牺牲模板，用化学气相沉积的方法，将制备Ge的前驱体乙锗烷沉积到作为牺牲模板的单分散二氧化硅胶体微球之间的间隙中，在300℃下进行煅烧后，进一步用氢氟酸溶解掉所述的单分散二氧化硅胶体微球，得到光子带隙位于250nm、350nm、510nm的环状宽度均为1μm的由Ge构成的，以空气孔周期性排列形成的三环三带隙的环状反蛋白石结构的光子晶体。
