胶体晶体不仅作为光子晶体具有广阔的应用前景,还可以作为原子晶体的模型体系,在胶体晶体中研究许多基础科学中的问题。本论文以聚苯乙烯水性悬浮液为模型体系研究胶体晶体中的位错缺陷以及电场中胶体晶体结构的转变。　　 仿照透射电子显微镜衍衬像成像原理,搭建了激光衍射成像装置。由于胶体晶体激光衍射的衍射角较大,为了方便观察明场像与暗场像的转换,成像装置采用双光束照明的方式。实验表明搭建的激光衍射显微镜可以观察到胶体晶体中的位错缺陷。　　 本论文中应用激光衍射显微镜实时观察了胶体晶体中不全位错的运动。试验结果表明,在受限的胶体晶体中,晶体中的位错环由两条直位错和连接直位错两端的弯曲位错构成。直位错由于样品表面的限制而靠近晶体表面并与晶体表面平行,层错位于不全位错之间。形成不全位错环以及被位错环包围的层错是应力释放的结果,这种应力释放机制与生成全位错释放应力相比,在能量方面更有利。在半导体超晶格中,这种应力释放机制也是有效的。通过测量位错的运动速率,可以估算出胶体晶体中残余应力的大小。另外,实验中还观察到不全位错之间的相互作用。虽然以前理论推断,位错之间能够产生相互作用,但没有实时观察过位错的相互作用过程。胶体晶体中位错的运动和相互作用可以用连续介质模型很好的解释,就像连续介质模型解释原子晶体中的位错现象一样。胶体晶体作为模型系统的优势在于可以实时观察晶体中的动态过程,这在原子系统中用X射线或电子显微镜是很难做到的。　　 本论文采用Kossel线方法研究电场作用下悬浮液中胶体晶体结构的转变。外加电场方向与晶向<111>方向平行。在直流电场作用下,胶体晶体结构由面心立方结构转变成为三角晶系结构；透射光谱禁带随着电场的增加向短波方向移动。外加电场使晶体(111)晶面间距减小从而引起晶体结构的转变和光谱禁带的蓝移。转变过程是可逆的。当除去外加直流电场时,晶体结构将会回复到面心立方结构；光谱禁带回到原来的位置。通过改变外加直流的电场的大小可以方便地调控晶体结构和禁带位置。