胶体晶体制备与应用研究进展

光子晶体基本原理

光子晶体 2.1光子晶体的基本原理 大家都知道，许多研究都因类似的现象作出的假设。这是因为宇宙具有相同的模式，其中有一个高度一致的内部规则，即使拥有千变万化的外观。光子晶体也是这样，这是第一先假设光子也具有类似于电子的传输性质，不同的是电子是在普通晶体中传输，而光子是在光子晶体中传输，然后在半导体的基础上发展起来的。 另外，晶体的原子是周期性的，有序排列的，由于这个周期势场，电子的运动收到周期性布拉格散射效应，从而形成一个能带结构，带隙存在于带与带之间。如果电子波带隙能量落到带隙中，就不能继续传播。事实上，无论什么电磁波，只要受到周期性调制，就会产生一个能带结构，也有可能出现带隙。 简而言之，由于半导体中离子的周期性排列引起了能带结构的产生，而能带控制着载流子（半导体中的电子或者空穴）在半导体中运动。同样的，在光子晶体由周期性变化所产生的光的光带隙结构，从而由光带隙结构控制着光在光子晶体中的移动。 2.2光子晶体的制备 人们已广泛认识到光子晶体具有的巨大应用前景, 这是光子晶体得以应用的必要条件———光子晶体的制备工艺得到世界上众多研究人员的深入研究，在此后的时间里，关于光子晶体的理论研究和实际应用的探索得到突飞猛进的发展，已然成为国际信息科技领域的一个热点问题。 从光子晶体的维数上看，光子晶体可以分为一维光子晶体, 二维光子晶体和三维光子晶体。一维光子晶体,顾名思义,就是在一个维度上周期性排布的光子晶体,它是由两种介质块构成的,而且这两种介质块须具有不同的介电常数,并在空间上交替排列。二维光子晶体是不同介电常数的介质柱(或其他规则介质)在二维空间上周期性排列的结构,如石墨结构,在某一平面上具有周期性,而在垂直这个平面的方向上是连续不变的。三维光子晶体是在三个方向上均具有周期性结构,因此与一维、二维光子晶体在某一个或两个方向上具有光子带隙不同,它在三个方向也都具有光子禁带,也被称为全方位光子带隙。

光子晶体的应用及其发展前景

光子晶体的应用及其发展前景 摘要：光子晶体是一种介电常数不同的，是人工设计的由两种或两种以上介质材料排列的一维·二维或三维周期结构的晶体。一维光子晶体已得到实际应用，三维光子晶体仍处于实验室实验阶段。由于光子晶体有带隙和慢光等优良特性，所以具有广泛的应用前景。 关键字：光子晶体物理基础材料制备应用 1、物理基础 （1）1987年，E.Y allonovitch 和S.John在研究抑制自发辐射和光子局域时提出光子这概念。概念提出后，其研究经历了一个从一维、二维到三维的过程，并将带隙不断向短波方向推进。微波波段的逞隙常称为电磁带隙（ElectromagneticBand-Gap,简称为EBG），光子晶体的引入为微波领域提供了新的研究方向。光子晶体完全依靠自身结构就可实现带阻滤波，且结构比较简单，在微波电路、微波天线等方面均具有广阔的应用前景。国外在这一方面的研究已经取得了很多成果，而国内的研究才刚刚起步，所以从事光子晶体的研究具有重要的意义。光子晶体是指具有光子带隙（Photonic Band-Gap,简称为PBG）特性的人造周期性电介质结构，有时也称为PBG结构。所谓的光子带隙是指某一频率范围的波不能在此周期性结构中传播，即这种结构本身存在“禁带”。这一概念最初是在光学领域提出的，现在它的研究范围已扩展到微波与声波波段。由于这种结构的周期尺寸与“禁带”的中心频率对应的波长可比拟，所以这种结构在微波波段比在光波波段更容易实现。相比一维二维光子晶体只能产生方向禁带，三维光子晶体能产生全方向的禁带，具有更普遍的实用性。 2、光子晶体的原理 （1）什么是光子晶体 光子晶体是指具有光子带隙的周期性介电结构材料，所谓光子带隙是由于介电常数不同的材料在空间周期性排列导致介电常数的空间周期性，使得光折射率产生周期性分布，光在其中传播时产生能带结构，在带隙中的光子频率被禁止传播，因此称光子禁带，具有光子禁带特征的材料称光子晶体。 （2）光子晶体的特性 根据固体物理的理论知识，在电子晶体中，由原子排布的晶格结构产生的周期性势场会对其中的运动电子形成调制。类似于电子晶体的一些特性，光子晶体中由于介电常数的空间周期分布带来的调制作用，所以也会形成光波的的带状分布，出现不连续的光子能带，能带的间隙称为光子禁带。禁带中对应频率的光波不能被传播。 光子禁带是光子晶体的两个重要特征之一，它的另一重要特征是光子局域。按照形成光子晶体结构的介电材料的空间周期性，可将其分为一维、二维和三维光子晶体。对于一维的光子晶体来说，由于介电材料只在一个空间方向上周期排列，所以只能在这一方向上产生光子禁带。对于二维光子晶体来说，由于介电常数在两个空间方向上均具有周期分布，所以产生的光子禁带位于这两个方向或这两个波矢交面上。三维光子晶体具有全方位的周期结构，可在所有方向上产生光子禁带。产生的光子禁带又分完全带隙和不完全带隙。在具有完全带隙的光子晶体中，落在光子禁带中的光在任何方向都不能传播，而在具有不完全带隙的光子晶体中，光波只是在某些方向上被禁止。

2017年高考表格型化学实验选择题(含答案)汇总

表格型化学实验选择题 1.下列有关NH 3的实验正确的是 2．用下列装置进行相应实验，能达到实验目的的是 图1 图2 图3 图4 A ．用图1所示装置分离出溴苯 B ．用图2 所示装置制取干燥的氨气 C ．用图3设计成铜锌原电池装置 D ．用图4证明氢化物稳定性SiH 4＞CH 4＞H 2S 3．利用下列装置分别完成相关实验，不能．． 达到实验目的的是 4、下列实验操作不能达到其对应目的的是( ) NH 3 水 水 Ca(OH)2和 NH 4Cl 固体

6、下表中实验“操作和现象”与“结论”对应关系正确的一组是() 7、根据下列实验内容得出的结论正确的是() 8、下列实验现象、操作或反应原理的解释正确的是()

9、某同学为检验溶液中是否含有常见的四种无机离子，进行了下图所示的实验操作。其中检验过程中产生的气体能使红色石蕊试纸变蓝。由该实验能得到的正确结论是( ) A ．原溶液中一定含有SO 2－ 4 B ．原溶液中一定含有NH ＋ 4 C ．原溶液中一定含有Cl － D ．原溶液中一定含有Fe 3 ＋ 10、下述实验不能达到预期实验目的的是( ) 11、下列反应中，相关示意图错误的是( ) 12、由下列实验事实所列出的相应结论正确的是( )

13、下列实验对应的结论正确的是() 2 H＞0 14、下图是利用培养皿探究氨气性质的实验图。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是() 15、下列有关物质检验的操作和实验结论都正确的是() 16、下列实验设计能够成功的是()

光子晶体简介及应用

光子晶体及其应用的研究 (程立锋物理电子学) 摘要：光子晶体(PbmDftic Crystal)是一种新型的人工材料，其最显著的特点就是具有光子禁带(Photonic B锄d．G ￡lp，简称PBG)，频率落在光子禁带内的电磁波是禁止传播的，因而具有光子带隙的周期性奔电结构就称为光子晶体。近几年，光子晶体被广泛地应用于微波、毫米波的电路设计中。的滤波特性，加以优化，则可以实现带通滤波器。迄今为止，已有多种基于光子晶体的全新光子学器件被相继提出，包括无阈值的激光器，无损耗的反射镜和弯曲光路，高品质因子的光学微腔，低驱动能量的非线性开关和放大器，波长分辨率极高而体积极小的超棱镜，具有色散补偿作用的光子晶体光纤，以及提高效率的发光二极管等。光子晶体的出现使光子晶体信息处理技术的"全光子化"和光子技术的微型化与集成化成为可能，它可能在未来导致信息技术的一次革命，其影响可能与当年半导体技术相提并论。 关键词：光子晶体；算法；应用；

1光子晶体简介 在过去的半个世纪里，随着人们对电子在物质尤其是半导体中运动规律的研究，使得对电子控制能力的增加，从而产生了各种微电子器件以及大规模的集成电路。推动了电子工业和现代信息产业的迅猛发展，半导体技术在人们生活中扮演着越来越重要的角色。半导体的工作载体是电子，因此半导体的研究围绕着怎样利用和控制电子的特性。但近年来，电子器件的进一步小型化以及在减小能耗下提高运行速度变得越来越困难。人们感到了电子产业发展的极限，转而把目光投向了光子。与电子相比，以光子作为信息和能量的载体具有优越性。光子是以光速运动的微观粒子，速度快；它的静止质量为零，彼此间不存在相互作用，即使光线交汇时也不存在相互干扰：它还有电子所不具备的频率和偏振等特征。电子能带和能隙结构是电子作为一种波的形式在凝聚态物质中传播的结构，而光子和电子一样具有波动性，那么是否存在这样一种材料，光子作为一种波的形式在其中传播也会产生光子能带和带隙。近来大量的理论和实验表明确实存在这样一种材料，其典型的结构是一个折射率周期变化的三维物体，它的周期为光的波长，折射率变化比较大时，会出现类似于电子情况的光子能带和带隙。这种具有光子能带和带隙的材料被称为光子晶体。 在半导体材料中，电子在晶体的周期势场中传播时，由于电子波会受到周期势场的布拉格散射而形成能带结构，带与带之间可能存在

高考理综选择题第八题汇总

理综选择题第八题——有机实验操作1．下列说法不正确 ．．．的是 A．用茚三酮溶液可以鉴别甘氨酸与醋酸 B．用纸层析法分离铁离子与铜离子时，蓝色斑点在棕色斑点的下方，说明铜离子在固定相中分配得更多 C．过滤、结晶、灼烧、萃取、分液和蒸馏等都是常用的分离有机混合物的方法 D．如果不慎将苯酚沾到皮肤上，应立即用酒精洗涤，再用水冲洗 2．下列关于实验原理或操作的叙述中，不正确的是 A．从碘水中提取单质碘时，不能用无水乙醇代替CCl4 B．可用新制的Cu(OH)2 悬浊液检验牙膏中存在的甘油 C．纸层析法实验中，须将滤纸上的试样点浸入展开剂中 D．一旦金属汞洒落，必须尽可能收集起来，放在水中保存以防挥发；并将硫磺粉撒在洒落的地方，使金属汞转变为不挥发的硫化汞 3．下列说法正确的是 A．在“镀锌铁皮的镀层厚度的测定”实验中，将镀锌铁皮放入稀硫酸，待产生氢气的速率突然减小，可以判断锌镀层已反应完全 B．在“火柴头中氯元素的检验”实验中，摘下几根未燃过的火柴头，将其浸于水中，稍后取少量溶液于试管中，滴加硝酸银溶液和稀硝酸后，即可判断氯元素的存在C．在“硫酸亚铁铵的制备”实验中，为了得到硫酸亚铁铵晶体，应小火加热蒸发皿，直到有大量晶体析出时停止加热 D．受强酸或强碱腐蚀致伤时，应先用大量水冲洗，再用2％醋酸溶液或饱和硼酸溶液洗，最后用水冲洗，并视情况作进一步处理 4．下列说法不正确 ．．．的是 A．变色硅胶干燥剂含有CoCl2，干燥剂呈蓝色时，表示不具有吸水干燥功能 B．硝基苯制备实验中，将温度计插入水浴，但水银球不能与烧杯底部和烧杯壁接触C．中和滴定实验中，容量瓶和锥形瓶用蒸馏水洗净后即可使用，滴定管和移液管用蒸馏水洗净后，必须干燥或润洗后方可使用 D．除去干燥CO2中混有的少量SO2，可将混合气体依次通过盛有酸性KMnO4溶液、浓硫酸的洗气瓶 5．下列关于实验原理或操作的叙述中，不正确的是： A．从碘水中提取单质碘时，不能用无水乙醇代替CCl4 B．可用新制的Cu(OH)2悬浊液检验牙膏中存在的甘油 C．纸层析实验中，须将滤纸上的试样点浸入展开剂中 D．实验室中提纯混有少量乙酸的乙醇，可采用先加生石灰，过滤后再蒸馏的方法6．下列说法正确的是 A．仅用AgNO3溶液便可鉴别亚硝酸钠和食盐 B．重结晶时，溶液冷却速度越慢得到的晶体颗粒越大 C．乙酸与乙醇的混合液可用分液漏斗进行分离 D．用标准盐酸滴定待测NaOH溶液时，水洗后的酸式滴定管未经标准液润洗，则测定结果偏低 7．下列说法不正确的是

光子晶体的制备

光子晶体的制备 1987年，物理学家Eli Yablonovitch预测，光子带隙晶体（PBC）能够像现有的微电路处理电信号一样处理光信号。研究人员一直在寻找此类材料，并设法批量生长。在这项工作中，生长出的蛋白石状晶体具有PBC所需的独特结构：透明颗粒以类似于金刚石中碳原子的方式排列。 PBC的菱形晶格中粒子须按一定的方式排列。每个粒子连接四个等间距的近邻粒子，当两个这样的粒子聚在一起时，调整粒子的方向，使这两个粒子结合的六个粒子处于正确的相对方向。这项工作合成了微观的塑料块体，每个块体由四个球组成呈现出三角形金字塔的形状，每个棱锥面的中心有一个凹陷的粘性贴片。当悬浮在水滴中时，通过粘性贴片对接在一起的颗粒，粒子将调整到合适的角度，然后自发地形成具有金刚石结构的高度有序的稳定晶体。最终制备出的晶体仅包含100000个颗粒且重量不到1微克，但增大尺寸的过程并不复杂。大型三维光子晶体的制备需要用纯硅或二氧化钛填充这些晶体中的空隙，最后溶解这些晶体模板。 具体的制备过程为： 第一步，固体非交联聚苯乙烯颗粒与3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（TPM）的较小液滴混合，四个固体颗粒与一个液滴结合，形成四面体团簇；

第二步，在悬浮液中添加增塑剂（这里采用四氢呋喃）控制聚苯乙烯的变形，球体的变形挤压了团簇的液核，使核心从构成团簇的三个聚苯乙烯粒子之间的空隙中凸出，室温的条件有利于微调聚苯乙烯球被压缩和液核被挤出的程度； 第三步，采用HOOMD-blue模拟软件进行模拟，选择压缩比在0.63-0.78、粒径比接近1.2的粒子，初始的聚苯乙烯粒子尺寸为1.0μm； 第四步，退火后，粒子连接形成小晶体，为了生长更大的 晶体，将颗粒悬浮在H 2O和D 2 O的混合物中（使用PBS缓冲液）， 将悬浮液装入玻璃毛细管中密封，尺寸为100μm×2mm×50 mm，毛细管沿2mm的方向倾斜20?，沿50mm长的毛细管方向施加约1℃的温度梯度，团簇进行结晶，尺寸为40μm或100μm甚至更大，制备出的胶体颗粒具有高的约束性和机械稳定性，有利于干燥悬浮液和保持金刚石结构； 第五步，以晶体为模板，在晶体上涂覆保护性氧化层，利用化学气相沉积法在模板上涂覆硅，移除模板和氧化层，最终制备出PBC。 最终制备出的胶体金刚石的晶格具有宽且完整的光子带隙。PBC的应用之一是量子计算机，传统计算机中存储“0”或“1”的数字比特被可以同时是“0”或“1”的量子比特取代。这可以更加快速地解决代码破译中许多困难的组合问题。构建量子计算机的挑战在于将许多的量子比特连接在一起以及隔离这些量子

光子晶体原理及应用

一、绪论 1.1光子晶体的基本概念 光子晶体是由不同介电常数的介质材料在空间呈周期排布的结构，当电磁波受到调制而形成类似于电子的能带结构，这种能带结构称为光子能带。在合适的晶格常数和介电常数比的条件下，类似于电子能带隙，在光子晶体的光子能带间可出现使某些频率的电磁波完全不能透过的频率区域，将此频率区域称为光子带隙或光子禁带。人们又将光子晶体称为光子带隙材料。 与一般的电子晶体类似，光子晶体也有一维、二维、三维之分。一维光子晶体是介电常数不同的两种介质块交替堆积形成的结构。实际上，一维光子晶体已经被广泛应用，如法布里-珀罗腔光学多层的增反/透膜等。二维光子晶体是介电常数在二维空间呈周期性排列的结构。 光子晶体中存在光子禁带的物理机理是基于固体物理的布洛赫理论。 1.2光子带隙 光子在光子晶体中的行为类似于电子在半导体晶体中的行为，通过独特的光子禁带可改变光的行为。研究表明，光子带隙有完全光子带隙与不完全光子带隙的区分。所谓完全光子带隙，是指在一定频率范围内，无论其偏振方向及传播方向如何，光都禁止传播，或者说光在整个空间的所有传播方向上都有能隙，且每个方向上的能隙能互相重叠。所谓不完全光子带隙，则是相应于空间各方向上的能隙并不能完全重叠，或只在特定的方向上有能低折射率的介质在晶格中所占比率以及它们在空间的排列结构。总的来说，折射率差别越大带隙越大，能够达到的效率也就越高。 二、光子晶体的晶体结构和能带结构特性研究 2.1一维光子晶体的传输矩阵法 设一维光子晶体由两种材料周期性交替排列构成，通常称一维二元光子晶体，类似固体能带理论中的Kroning-penney模型，在空气中由A、B薄层交替构成一维人工周期性结构材料，其中A材料的折射率是na，厚度为ha，B材料的

浙江鸭高考化学第11题胶体丁达尔效应0720266

第 11 题：胶体，丁达尔效应
满分：70 分 1．用特殊方法把固体物质加工到纳米级（1nm-100nm）的超细粉末粒子，然后制得纳米 材料。 下列分散系中的分散质的粒子的大小和这种纳米粒子大小具有相同的数量级的是 A．溶液 B．悬浊液 C．胶体 D．乳浊液 2．下列叙述与胶体的性质无关的是 A．同一支钢笔使用不同品牌墨水时，容易发生堵塞现象 B．当日光从窗隙射入暗室时，可观察到一束光线 C．向氯化铁溶液中加入氢氧化钠溶液，产生红褐色沉淀 D．肾功能衰竭等疾病引起的尿毒症，可利用血液透析进行治疗 3．溶液、胶体和浊液的本质区别是 A．是不是大量分子或离子的集合体 B．分散质微粒直径的大小 C．能否通过滤纸或半透膜 D．是否均一、稳定、透明 4．下列分散系属于胶体的是 A．淀粉溶液 B.食盐水 C.泥水 D.碘 5．当光束通过下列分散系时，能观察到丁达尔现象的是 A、NaCl 溶液 B、Na2CO3 溶液 C、Na2SO4 溶液 D、Fe(OH)3 胶体 6．下列液体中，属于分散系，且不会出现丁达尔现象的是： （ ） ①烟 ②水 ③雾 ④蔗糖溶液 ⑤Fe(OH)3 胶体 A ． ② ④ B ． ③ ④ C ． ① ③ D．④ 7．关于 FeCl3 溶液和 Fe(OH)3 胶体的说法中正确的是（ ） A．分散质颗粒直径都在 1nm~100nm 之间 B．都能透过半透膜 C．可以根据是否具有丁达尔效应鉴别二者 D．可以用过滤的方法除去 Fe(OH)3 胶体中的少量 Cl 8．下列有关胶体的叙述，说法错误的是 A．胶体与其他分散系的本质区别在于分散质粒子的大小不同 B．实验室制备 Fe(OH)3 胶体，将 FeCl3 溶液加热即可 C．当光束通过豆浆时，可以看到一条光亮的“通路” D．雾霾天气会造成严重的交通问题，雾霾是一种胶体 9．下列分散系不能发生丁达尔效应的是( ) A．石灰水 B．含有尘埃的空气 C．雾 D．氢氧化铁胶体 10．下列关于胶体的说法正确的是 A. 胶体与其他分散系的本质区别是粒子直径的大小 B. CuSO4 溶液和 Fe(OH)3 胶体都能产生丁达尔效应 C. 明矾净水是利用胶体的吸附性 D. 雾、豆浆、淀粉溶液属于胶体 11．当光束通过下列分散系时，可能产生丁达尔效应的是 A、NaCl 溶液 B、Fe(OH)3 胶体 C、盐酸 D、冰水共存物 12 ． 鉴 别 溶 液 和 胶 体 的 方 法 是 （ ） A．丁达尔现象 B．能否通过滤纸 C．是否澄清 D．是否有颜色 13．区分氢氧化铁胶体与含酚酞的稀氢氧化钠混合溶液最简便的方法是（ ） A．观察颜色 B.丁达尔效应 C. 过滤 D. 蒸馏 14．下列分散系属于胶体的是 ……………………………（ ）
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光子晶体及其器件的研究进展

深圳大学研究生课程论文题目光子晶体及其器件的研究进展成绩 专业 课程名称、代码 年级姓名 学号时间2016年12月 任课教师

子晶体及其器件的研究进展 摘要：光子晶体是一种具有光子带隙的新型材料，通过设计可以人为调控经典波的传输。由 于光子晶体具有很多新颖的特性，使其成为微纳光子学和量子光学的重要研究领域。随着微加工技术的进步和理论的深入研究，光子晶体在信息光学以及多功能传感器等多个学科中也得到了广泛应用。本文介绍了光子晶体及其特征，概述了光子晶体器件的设计方法和加工制作流程，论述现阶段发展的几种光子晶体器件，并对光子晶体器件的发展趋势做了展望。 关键词：光子晶体；光子晶体的应用；发展趋势 Research progress of photonic crystals and devices Abstract：Photonic crystal is a new material with photonic band gap, which can regulate the transmission of classical wave artificially. Because it has many novel properties of photonic crystal, which is becoming an important research field of micro nano Photonics and quantum optics. With the progress of micro machining technology and theoretical research, photonic crystals have been widely used in many fields such as information optics and multifunction sensors. This paper introduces the photonic crystals and its characteristics, summarizes the design method and process of the photonic crystal devices in the production process, discusses several kinds of photonic crystal devices at this stage of development, and the development trend of photonic crystal devices is prospected. Key words：Photonic crystal; application of photonic crystal; development trend 1引言 在过去的半个世纪里，随着人们对电子在物质尤其是半导体中运动规律的研究，使得对电子控制能力的增加，从而产生了各种微电子器件以及大规模的集成电路，推动了电子工业和现代信息产业的迅猛发展，半导体技术在人们生活中扮演着越来越重要的角色。目前半导体技术正向着高速化和高集成化方向的发展，不可避免地引发了一系列问题。当信息处理的频率和信号带宽越来越高时，通过金属线传输电子会带来难以克服的发热问题和带宽限制；而线宽减小到深纳米尺度时，相邻导线的量子隧穿效应成为电子器件发展的重要瓶颈。这迫使人们越来越关注光信息处理技术，并尝试用光器件来替代部分传统电子器件，以突破上述瓶颈限制。实现这一目标的关键在于如何将光子器件尺寸降低至微纳米量级，并能与微电子电路集成在同一芯片上。 目前比较有效的方法有三种：纳米线波导，表面等离子体和光子晶体。其中，光子晶体具有体积小、损耗低和功能丰富等多种优点，被认为是最有前途的光子集成材料，称为光子半导体[1]，它是1987年才提出的新概念和新材料。这种材料有一个显著的特点是它可以如人所愿地控制光子的运动。由于其独特的特性，光子晶体可以制作全新原理或以前所不能制作的高性能光学器件，在光通讯上也有重要的用途，如用光子晶体器件来替代传统的电子器件，信息通讯的速度快得

光子晶体的应用与研究

光子晶体的应用与研究 IsSN1009—3044 Compu~rKnowledgeandTechnology电脑知识与技术 V o1.7,No.22.August2011. 光子晶体的应用与研究 陆清茹 (东南大学成贤学院,江苏南京210000) E—mail:kfyj@https://www.360docs.net/doc/bf5652704.html,.ell https://www.360docs.net/doc/bf5652704.html, Tel:+86—551～56909635690964 摘要:光子晶体是指具有光子带隙(PhotonicBand～Gap,简称为PBG)g~性的人造周期性电介质结构.有时也称为PBG光子晶体结 构.该文系统的阐述了光子晶体的产生,制备及应用. 关键词:光子晶体;光子频率禁带;激光全息: 中图分类号:TN364文献标识码:A 光子晶体激光器:微波天线 文章编号:1009—3044(2011)22—5468—02 进入2O世纪后半叶以来,全球迎来了电子时代,电子器件被极其广泛的应用于工作和生活的各个领域,尤其是促进了计算机 和通讯行业的发展.但是进入21世纪以后,伴随着电子器仲不断深入的小型化,低耗能,高速度,其进一步的提升也越来越困难.人 们感到了电子器件发展的瓶颈,开始把目光转向了光子,有人提出了使用光子代替电子作为新一代信息载体的设想.电子器件的基 础是电子在半导体中的运动,类似的,光子器件的基础是光子在光子晶体中的运动.光子的性质决定了光子器件的主要特点是能量 损耗小,运行速度快,所以工作效率高.光子器件在高效率发光二极管,光子开关,光波导器件,光滤波器等方面都具备巨大的应用

潜力.近年来,光子晶体相关的理论研究,实验科学以及实际应用都已经得到了迅速的发展,光子晶体领域已经成为现在世界范围 的研究热点.1999年l2月17日,《科学》杂志就已经把光子晶体的研究列为全球十大科学进展之一. 1光子晶体的由来 1987年S.John和E.Yablonovitch等人分别提出了光子晶体的概念:光子晶体是指具有光子带隙(PhotonicBand—Gap,简称为 PBG)特性的人造周期性电介质结构,有时也称为PBG光子晶体结构.它是根据电子学上的概念类比得出的.我们知道,在固体物理 学的研究中,晶体中的呈周期性排列的原子产生的周期性电势场会对其中电子有特殊的约束作用.在介电常数周期性分布的介质 中的电磁波的一些频率是被禁止的,光子晶体也类似.通常这些被禁止的频率区间为光子带隙,也叫光子频率禁带,而将具有"光子 频率禁带"的材料称作为光子晶体 2光子晶体的分类与结构 我们可以根据光子晶体的结构进行分类根据其能隙空间分布的不同,我们把光子晶体分为一维光子晶体,二维光子晶体,三 维光子晶体. 3光子晶体的制造 光子晶体在自然界中几乎不存在,它是一种人造做结构,其制备工艺主要有以下几种: 3.1机械加工法 机械加工法又叫精密机械加工法.这种加工法是存光子晶体的早期研究中发展起来的方法.机械加工法通过在集体材料上进 行机械接卸钻孑L,利用空气介质和集体材料的折射率差束获得光子晶体,这种方法可以用于制备制作起来比较容易的晶格常熟在 厘米至毫米量级的微波波段光子晶体. 3.2半导体微制造法 半导体制备技术中的"激光刻蚀","反应离子束刻蚀","电子束刻蚀"以及"化学汽相

]选择题胶体

一 . 选择题： 1. 对于 AgI 的水溶胶，当以 KI 为稳定剂时，其结构式可以写成 [(AgI)m ·n I -],(n -x )K +]·x K +，则被称为胶粒的是 指 : (D) (A) (AgI)m ｎI - (B) (AgI)m (C) [(AgI)m n I -,(n -x )K +]x -·x K + (D) [(AgI)m n I -,(n -x )K +] x - 2. 溶胶（憎液溶胶）在热力学上是： (B) (A) 不稳定，可逆的体系 (B)不稳定，不可逆体系 (C)稳定，可逆体系 (D) 稳定，不可逆体系 3. 一个气泡分散成直径为原来 1/10 的小气泡，则其单位体积所具有的表面积为原来的: (B) (A) 1 倍 (B) 10 倍 (C) 100 倍 (D) 1000 倍 4. 在稀的砷酸溶液通入 H 2S 制备硫化砷溶胶 (As 2S В)，该溶胶的稳定剂是 H 2S ，则其胶团结构式是: (B) (A) [(As 2S 3)m ·n H +,(n -x )HS -]x +·x HS - (B) [(As 2S 3)m ·n HS -,(n - x )H +]x -·x H +　 (C) [(As 2S 3)m ·n H +,(n - x )HS -] x -·x HS - (D) [(As 2S 3)m ·n HS -,(n - x )H +]x +·x H + 5. 溶胶与大分子溶液的相同点是 : (C) (A) 是热力学稳定体系 (B) 是热力学不稳定体系 (C) 是动力学稳定体系 (D) 是动力学不稳定体系 6. 乳状液,泡沫,悬浮液等作为胶体化学研究的对象,一般地说是因为它们 (D) (A) 具有胶体所特有的分散性,不均匀性和聚结不稳定性 (B) 具有胶体的分散性和不均匀性 (C) 具有胶体的分散性和聚结不稳定性 (D) 具有胶体的不均匀(多相)性和聚结不稳定性 7. 下列物系中为非胶体的是: (D) (A) 灭火泡沫 (B) 珍珠 (C) 雾 (D) 空气 8. 溶胶有三个最基本的特性,下列不属其中的是: (C) (A) 特有的分散程度 (B) 不均匀(多相)性 (C) 动力稳定性 (D) 聚结不稳定性 9. 只有典型的憎液溶胶才能全面地表现出胶体的三个基本特性,但有时把大分子溶液也作为胶体化学研究的内容,一 般地说是因为它们： (B) (A) 具有胶体所特有的分散性,不均匀(多相)性和聚结不稳定性 (B) 具有胶体所特有的分散性 (C) 具有胶体的不均匀(多相)性 (D) 具有胶体的聚结不稳定性 10. SnCl 4SnO 2(新鲜沉淀) SnO 2(溶胶),以上制备溶胶的方法是 (B) ???→水解26K Sn(OH) ?????→加 (A) 研磨法 (B) 胶溶法 (C) 超声波分散法 (D) 电弧法 11. (1) As 2O 3(稀溶液) +3H 2S → As 2S 3(溶胶) +3H 2O (2) 2HAuCl 4(稀溶液) +3HCHO(少量) +11KOH 2Au(溶胶) +3HCOOK +8KCl +8H 2O ??? →加热 (3) Fe(OH)3(新鲜沉淀) Fe(OH)3(溶胶) 3FeCl ???→ (4) FeCl 3 +3H 2O → Fe(OH)3(溶胶) +3HCl 以上制备溶胶的方法中属于化学凝聚法的是： (D) (A) (1) (B) (2) (C) (3) (D) (1), (2)和(4) 12. 某多分散体系测得渗透压为　,其任意组分的渗透压为πi , π与πi 之间关系为: (A) (A) π＝i π∑ (B)πi ＝π/ (C)π＝πi (D)π＝π1 ·π2 …πi i i ∑13. 对超离心沉降平衡，下列说法不正确的是: (B) (A) 沉降池中某处的浓度与它所处位置离转轴距离有关 (B) 沉降池中某处的浓度与时间有关 (C) 在测某物的摩尔质量时，超离心沉降平衡法的转动速度比超离心沉降速度法低 (D) 沉降平衡法测得的摩尔质量随处理方法不同，可得到n M 、w M 、z M 14. 在新生成的 Fe(OH)3沉淀中加入少量的稀 FeCl 3溶液，可使沉淀溶解，这种现象是： (D) (A) 敏化作用 (B) 乳化作用 (C) 加溶作用 (D) 胶溶作用 15. 溶胶的动力性质是由于粒子的不规则运动而产生,在下列各种现象中,不属于溶胶动力性质的是: (D) (A) 渗透法 (B) 扩散 (C) 沉降平衡 (D) 电泳 16. 两份同一物质形成的溶胶，都是单分散的，具有相同的粒子数量，但在介质中有着不同的沉降速度； A 比 B 沉 降得快，这最可能是由于：(C) (A) A 用的介质有较大的粘度 (B) B 的样品发生了聚结 (C) A 的粒子形状较对称 (D) A 的溶剂化更显著 17. 当某一溶胶达扩散平衡时，下列结论正确的是： (B) (A) 沉降速率和扩散速率相等 (B) 扩散动力和摩擦阻力相等 (C) 各不同位置浓度相等 (D) 各不同位置的化学势相等 18. 按照爱因斯坦扩散定律，溶胶中胶粒的扩散速度： (A) (A) 与温度 T 成正比 (B) 与温度 T 的平方根成正比

光子晶体制备的四种方法。

光子晶体是一种人造微结构,它的晶格尺寸与光波的波长相当,是晶体晶格尺寸的1000倍。光子晶体的制作具有相当大的难度,根据适用的波长范围,制作技术也不同。此外,还需要引入缺陷态,因此,制作过程往往需要采用多种技术才能完成。 1.精密加工法 Ames实验室证实了金刚石结构的光子晶体具有很大的带隙后, Yablonovitch等人便采用活性离子束以打孔法制造了第一块具有完全光子带隙(photonic band gap, PBG)的三维光子晶体。他们采用反应离子束刻蚀技术在一块高介电常数的底板表面以偏离法线35.26°的角度从3个方向钻孔,各方向的夹角为120°。但是,当孔钻得较深,并彼此交叉时,孔会产生位置偏离,从而影响其周期性结构。 Ho等提出了木堆结构(Woodp ile Structure) ,即用介电柱的多层堆积形成完全带隙的介电结构。Ozbay等用铝棒堆积成Woodpile结构,其缺点是工艺比较繁琐,且结构的周期准确性难以保证。Ozbay等又发展了逐层叠加结构(Layer- by-layer Structure) ,即先制造出各向异性的二维Si/SiO2 层状结构,然后以Woodp ile结构的周期结构形式进行逐层叠加,即四层形成一个周期。通过层叠 法和半导体工艺的结合,使得设计出的光子晶体具有禁带宽、带隙可达到红外及近红外区的优点。由于是以半导体工业成熟的技术为基础,精密加工法是制备光子晶体最为稳定可靠的方法。然而其工艺复杂、造价昂贵,并且受现有半导体技术水平的限制,若要制备更小波长尺度的三维光子晶体、晶体掺杂以及缺陷引入等方面却存在着很大的挑战。 2.胶体晶体法 早在1968年, Kriger等人就发现了由乳液聚合得到的聚苯乙烯胶乳(50～500nm)在体积分数超过35%时出现蛋白石特有的颜色。蛋白石是一种具有不完全带隙的光子晶体,其独有的颜色是由可见光的布拉格衍射产生的。由于胶体晶体的晶格尺寸在亚微米级量级,它可望成为制造近红外及可见光波段三维光子晶体的一条有效途径。 在溶液中,胶体颗粒小球表面带有电荷,在适当的电荷密度和颗粒浓度下,通过静电力相互作用,小球自组织生长成周期性结构,形成胶体晶体。在毛细容器中,利用胶粒与带电玻璃器壁的静电力相互作用。当胶粒体积分数较高时,胶体悬浮颗粒以面心立方( FCC)点阵堆积; 当体积分数较低时,倾向于体心立方(BCC)点阵堆积,晶体的密排面平行于器壁表面。 目前,已经制备的胶体晶体多为聚苯乙烯乳胶体系和二氧化硅胶体颗粒体系。遗憾的是它们不具备高的介电比和合适的网络拓扑结构,因而并不能产生完全光子带隙。为了提高介电比,可以将胶体晶体小心脱水,得到紧密堆积的蛋白石结构。 3.反蛋白石结构法 反蛋白石结构是指低介电系数的小球(通常为空气小球)以面心立方密堆积结构分布于高介电系数的连续介质中,这种结构将有望产生完全能隙。1997年Velev等人首先用经阳离子表面活性剂CTAB浸泡过的聚苯乙烯颗粒形成的胶体晶体为模 板,合成了含三维有序排列的空气球的二氧化硅反蛋白石材料。主要采用模板法,具体操作为:以颗粒小球所构成的紧密堆积结构为模板,向小球间隙填充高介电常数的Si, Ge, TiO2等材料,然后通过煅烧、化学腐蚀等方法将模板小球除去,得到三维空间的周期结构。Vlasov等人

光子晶体

光子晶体的特点、制备与应用 （哈尔滨工业大学，黑龙江省哈尔滨150090） 摘要：光子晶体是20世纪80年代末提出的具有光子能带及能隙的新概念和新材料,由于光子晶体具有光子带隙、光子局域和控制光子态密度等特性, 所以它具有广阔的应用前景。本文简述了光子晶体的主要特征, 重点介绍了其制备方法、进展以及现有应用和发展前景。 关键词：光子晶体；光子晶体的制备；光子晶体的应用； Characteristics, preparation and application of the photonic crystal Abstract:Photonic crystal is a new concept and new material with photonic band and energy gap at the end of the 1980 s. Because photonic crystal has the properties of photonic band gap, photon localization and control the photon density of states, it has peculiar properties and vast application prospect. This essay briefly introduce the main features of photonic crystal, emphasis introduce the preparation methods, progress and the existing application and development prospect. Keywords: Photonic crystal, the preparation of photonic crystals,the application of the photonic crystal 1引言 光子晶体是电介质材料周期性排列形成的人造晶体，电磁波在其中的色散关系可以用类似于表征电子在半导体中运动的能带结构来描述称之为光子带结构。在光子晶体中可能存在的带隙称之为光子带隙。人们从各个角度展开了对它的理论和实验研究, 取得了迅速的发展, 尤其是介电常数呈三维周期性排列的光子晶体的理论研究和实验制作更受到高度重视。[1]由于光子带隙的存在，

晶体、胶体单元测试题

晶体、胶体单元测试 一、选择题（1或2个答案符合题意） 1．在离子晶体中不存在的相互作用是 A．离子键B．极性键 C．非极性键D．范德华力 2．下列物质熔化或气化时，不破坏化学键的是 A．碘B．氯化镁 C．金刚石D．干冰 3．氮化硼很难熔化，加热至3000℃时即气化，下列对氮化硼的叙述中，不正确的说法是 A．氮化硼是分子晶体 B．氮化硼是原子晶体 C．氮化硼是离子晶体D．它的化学式为BN 4．在金刚石晶体的网状结构中，含有共价键形成的碳原子环，其中最小的碳环上的碳原子数和碳、碳键的夹角分别是 A．6个，120°B．6个，109°28′ C．5个，109°28′D．5个，120° 5．下列各组物质气化或熔化时，可克服的微粒间相互作用属于同种类型的是 A．碘和干冰升华B．SiO2和CaO熔化 C．NaCl和Al熔化D．硫和硅熔化 6．下列物质按熔点由高到低排列的顺序正确的是 A．NaCl、SiO2、CO2、Na B．Na、NaCl、CO2、SiO2 C．Na、CO2、NaCl、SiO2 D．SiO2、NaCl、Na、CO2 7．共价键一定不会出现在 A．分子晶体中B．原子晶体中 C．离子晶体中D．金属晶体中 8．下列叙述中正确的是

A．金属在通常情况下都是固体 B．晶体中有阳离子不一定有阴离子 C．镁晶体中1个Mg2+跟2个价电子有较强作用 D．金属晶体发生形变时其内部金属离子与自由电子相互作用仍然存在 9．有关胶体的下列各判断正确的是： A．在溶胶中，加入一种电解质，一定会出现沉淀 B．凡在分子胶体中加入强电解质溶液一定不会出现沉淀 C．MgSO4促使胶体凝聚的能力不如NaCl强 D．不同的胶体微粒能吸附带不同电荷的离子 10．下列各组物质气化或熔化，所需克服微粒间的作用属于同种类型的是 A．碘和氯化铵B．冰和食盐 C．铁和汞 D．水晶和硫酸镁 13．下列物质的熔点顺序排列正确的是 A．Li＜Na＜Rb＜Cs B．F2＜Cl2＜Br2＜I2 C．金刚石＞晶体硅＞碳化硅D．金刚石＞氯化钠＞汞 14．下列关于硅酸胶体的说法不正确的是： A．氢氧化铁胶体和硅酸胶体混合将产生凝聚现象 B．硅酸胶体是无色透明的液体，胶体微粒不停地作布朗运动 C．光线通过硅酸胶体时，没有特殊现象 D．硅酸胶体粒子在电场影响下将向正极移动 15．由Na、Mg、Al、Zn四种金属单质中的两种组成的混合物共12g，跟足量盐酸反应，产生5.6LH2(标准状况)，由此判断混合物中必定含有 A．Na B．Mg C．Al D．Zn 16．关于胶体的叙述正确的是 A．胶体微粒的直径小于1nm B．胶体微粒的直径界于1nm～100nm之间 C．胶体微粒不可以通过滤纸D．溶液中微粒带电，胶体微粒不带电 17．下列物质不是胶体的是： A．淀粉溶液 B．烟雾 C．红色玻璃 D．浓糖水 18．一般情况下胶体稳定，胶体微粒不易聚集，主要原因是：

二氧化硅胶体晶体制备方法进展_周倩

基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(973)(2001CB6104)和国家面上自然科学基金资助项目(20076027)作者简介:周倩,女,1975年生,在读博士生,现从事胶体型三维光子晶体的制备研究。 二氧化硅胶体晶体制备方法进展 周 倩 董 鹏 (石油大学化工学院重质油国家重点实验室,北京102249) 摘 要 SiO 2胶体晶体制备过程的研究是许多新型功能材料发展的基础,对人们进一步了解物质在纳米、微米尺度的许多特殊性质也将具有指导意义。本文综述了SiO 2胶体晶体制备方法的进展。 关键词 SiO 2胶体晶体,三维自有序组装,重力沉降 Advances in preparation of SiO 2colloidal crystals Zhou Qian Dong Peng (State Key Laboratory of Heavy Oil Processing,University of Petroleum,Beijing 102249)Abstract T he SiO 2colloidal crystal of study on self-assembly processes is not only the foundation o f the development of advanced functional materials,but also significant in understanding the pr inciples in nano-scale and micro-scale process -es.T he recent developments o f SiO 2three-dimensio nally ordered self-assembly ar e descr ibed in this article. Key words SiO 2colloidal crystals,three-dimensional self-assembly ,grav itat ional sedimentation 二氧化硅(SiO 2)胶体颗粒在力场作用下的有序自组装得到的三维结构被称为胶体晶体。该晶体具有折射率在三维空间内周期性变化的特点,因此成为制作许多功能材料和器件的潜在材料。如各种传感器、过滤器、开关以及可以控制光子传播的/半导体0)光子晶体等[1]。此外,如果把这样的胶体晶体作为可去除的模板,还可以制备各种有着更加广泛用途的大孔材料[2] ,如作为新型的催化剂材料[3] ,生物传感器等。另外,还可以将SiO 2胶体颗粒的这种有序结构作为基础研究(如结晶、相转换、熔融和断裂力学等)中的可视化模型体系[4]。目前,制备SiO 2胶体晶体的方法多种多样,但纳米、微米尺度的自组装过程中的特殊现象却是人们越来越关注的焦点。 1 二氧化硅胶体晶体的制备方法 111 重力场下的自组装 夏幼南 [5] 的研究组通过实验发现,在重力场下 悬浮液中颗粒的沉降包括了许多复杂的过程,如重 力沉降、扩散和晶化过程,其中重力沉降和扩散平衡是非常重要的。这种方法的实质是熵力组装,其关键在于严格地控制胶体颗粒的尺寸、密度以及沉降速度等几个重要的参数。 对于粒径>550nm 的SiO 2颗粒来说,用重力沉降法很难在水中得到有序的排列。因此Meseguer [6]等研究者以水/丙酮/丙三醇/乙二醇作为共溶剂来制备SiO 2胶体颗粒悬浮液,通过共溶剂的粘度来控制颗粒的沉降速度,用重力沉降法得到粒径>600nm 的SiO 2胶体颗粒的三维有序排列。我们研究组采用水/丙三醇和水/乙醇等作为SiO 2胶体颗粒悬浮液的共溶剂,用重力沉降法得到粒径从700~1400nm SiO 2胶体颗粒的三维有序排列。通过控制胶体颗粒悬浮液的粘度和沉降温度,可以使胶体晶体的质量有较大的提高。我们认为在这个过程中沉降速度是决定胶体晶体质量的关键因素。 重力沉降法的主要缺点在于很难控制三维结晶排列下表面的形貌和层数[7]。此外,如果SiO 2胶体 第31卷第6期化工新型材料Vol 131No 162003年6月 N EW CHEM ICAL M AT ERIAL S Jun.2003