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作为光子晶体的一类,胶体晶体不但因光子带隙而被制成各种光子器件,而且在材料科学的各领域中都有广阔的应用价值。本文对胶体光子晶体的自组装制备进行了研究,并搭建了其精密控制,实时观测系统。
本文从胶体晶体自组装过程的胶体微球的受力出发,分析了不同力在不同阶段的主次地位,为理解自组装过程中的各复杂因素的作用奠定了基础。简述了液体弯月面的物理,并指明垂直自组装过程中液体蒸发、液体流场与微球输运间的关系。回顾和分析了自组装生长的机理相关的工作。
简述了自组装过程的唯象动力学,为指导实验作了准备。发展了特征红外辅助的协同自组装方法,制备了较大面积,质量很高的多尺度有序多孔膜,大大缩短了胶体晶体制备的时间。发展了一种简单且高效的红外辅助的液面下降自组装法,制备了大面积的胶体晶体单层膜。搭建了全面表征胶体晶体的显微-光谱仪,对胶体晶体的宏观缺陷和微观结构进行了表征。
为了制备高质量胶体晶体和提高其产率,搭建了胶体晶体自组装生长的精密控制系统。结合精密控制系统和显微-光谱仪,搭建了胶体晶体自组装生长的实时观测系统,为揭示自组装生长的机理,发展新型的自组装方法,优化胶体晶体生长条件打下坚实基础。