基于电场响应的胶体光子晶体材料制备及其光学性质研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shermanx
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光子晶体中,响应性光子晶体(Responsive photonic crystals)是一个备受关注的研究方向,所谓响应性是指在外界环境,如电,磁,声,光,热,压,化学环境等的刺激下,光子晶体的性质可以随之变化,因此响应性胶体光子晶体在显示,传感,光子打印,装饰,防伪等领域有重要应用。在光电显示领域,与温度,光,力,化学环境等刺激相比,电磁场的刺激更直接有效,其中,与磁场相比,电场易于实现小型化,易于集成,实现区域精确控制且器件相互不受干扰。因此本课题拟研究电场调控下的响应性胶体光子晶体。具体内容如下:  首先,选择材料SiO2和TiO2作为研究对象,因为SiO2单分散胶体颗粒容易制备且粒径大小可控,是制备光子晶体中应用最广泛的材料,TiO2因其高介电常数和高折射指数是制备光子晶体的理想材料。研究了SiO2,TiO2颗粒分别构成的智能流体悬浮液在电场作用下组装成的胶体光子晶体的光学性质。发现了在电场的调控下,能对电场作出明显响应的颗粒的粒径为120 nm,合适的溶剂为碳酸丙烯酯,体积分数为5.4%。  为了增大光谱的强度,引入介电常数和折射指数高的TiO2,制备了不同TiO2壳层厚度(7 nm,14 nm,20 nm,25 nm)的SiO2@TiO2核壳结构的材料,测试了它们在电场下组装成的光子晶体的光学性质,通过介电谱仪测试了SiO2@TiO2颗粒构成的悬浮液的介电性质。  为了研究颗粒表面性质与光学性质的关系,用聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA),聚乙烯醇(PVA),SiO2对SiO2@TiO2颗粒表面进行了改性;测试了改性前后的粒子构成的悬浮液在电场下组装成的光子晶体的光学性质。  此外还测试了壳层厚度为7 nm的SiO2@TiO2颗粒构成的悬浮液的光学性能的稳定性,结果表明在40天内,光谱几乎没有移动。
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