反蛋白石
反蛋白石结构
反蛋白石结构(inverse opal)代表了一大类可望实现完全光子带隙的结构，这种结构只要填充材料的折射率跟周边的介质（例如空气）的比值达到一定的数值时，其周期对称的结构将出现完全光子带隙。它以SiO2，PS，PMMA等蛋白石为模板，在其空隙中填充高折射率的材料或其前体材料，填充完毕待材料在空隙间矿化后，通过锻烧、化学腐蚀、溶剂溶解等方法除去初始的SiO2或聚合物模板。原有的模板除去后得到规则排列的球形的空气孔，空气的折射率接近1，要求填充材料有高的折射率(如2.8)和所在波长的光学透明。
光子晶体的带隙越宽，其性能越好。一般而言，光子禁带会受到晶体的晶格结构及两种介质的填充率、介电常数比的影响。对于晶格结构，完全禁带更容易出现在具有近球形第一布里渊区的结构中，因此二维六角结构和三维面心结构能得到较大的带隙。周期排列的两种介质的介电常数差越大，布拉格散射越强烈，就越有可能出现光子禁带。
由已有的研究得知，降低光子晶体的对称性，可以增大光子晶体的带隙。球形构成的fcc结构具有很高的对称性，对称性引起的能级简并使它难于产生完全禁带。为了消除对称性，在fcc结构的晶胞内引入两个球形粒子构成diamond结构，能产生很宽的完全禁带。woodpile结构具有面心四方对称性，它可以看成是fcc结构沿垂直方向伸长后的结构。通过理论计算发现，fcc结构由于高对称性引起的能级简并，除了在背景材料为高介电材料、空气小球密堆积排列时能产生完全禁带，其他情况下不产生完全禁带。diamond结构实际上是基于双球结构的fcc结构，相比fcc结构，它的对称性明显降低，更容易产生完全禁带。在高介电材料中钻孔形成的diamond结构比由介质小球在空气中堆积形成的diamond结构更容易产生完全禁带，且禁带宽度和最大带隙率也都非常理想。woodpile结构是由层层叠加法制作出来的，虽然制作工艺比较复杂，但产生的禁带宽度和最大带隙率都比较理想，相比diamond结构，填充率的调节范围更宽，这给实验制备的精度要求带来了方便。同时我们发现，对于不同的三维光子晶体结构，其完全禁带的宽度和带隙率都可通过增大介电常数比得到进一步优化。目前为止，由于fcc结构易于从蛋白石结构中获得，而且所需工艺也比之其他较为简便，是最热门，研究最深入的反蛋白石结构。
到目前为止，共报道过三种反蛋白石结构，一是壳型结构（SHS），如下图左，是指绝缘（dielectric）的球壳包围着空球，是一种不完全的填充；二是剩余体积结构，是指蛋白石球外围均被填充；三是Dong等提出的骨架结构，如下图右，也是一种不完全填充，但由一些不导电的圆柱连接四面体或八面体结构上述构成光子晶体的结构中，以金刚石结构，反蛋白石结构和面心四方结构为主，目前只有反蛋白石结构能不用微加工的工艺来实现。在面心立方结构中，目前有争议在于核壳型结构（SHS）是否属于反蛋白石结构，这两种结构的区别在于空气球外包覆的壳层是否占据整个空隙，而这会导致填入介质介电常数与其完全带隙宽度的一些变化，但这种变化影响并不是很大，故本文将核壳结构归入反蛋白石结构。下图为几种主要结构的比较，形成结构的材料为Ge，比较归一化中心频率v和带宽Δ。其中CS表示核壳结构，表中所用数据为核壳结构在该材料下获得的最宽带隙。
聚苯乙烯微球的制备方法
聚苯乙烯微球的制备方法
聚苯乙烯微球是一种在生物医学、材料科学、能源等领域应用广泛的微纳米材料。制备聚苯乙烯微球不仅可以通过实验室和工业规模的方法进行，而且已经被广泛研究。本文将介绍几种不同的方法，以及它们的优缺点。
一、乳液聚合法
乳液聚合法是制备聚苯乙烯微球最常见的方法之一。它的基本流程是在水相中加入单体丙烯腈（AN）和苯乙烯（St），并加入表面活性剂和十二烷基苯磺酸钠（SDBS），以及过氧化苯甲酰（BPO）作为引发剂进行聚合反应。表面活性剂是用来降低微球的粘度和防止微球的凝聚，并有助于微球的均匀分布。反应结束后，微球通过离心分离、洗涤、干燥等步骤进行纯化和收集。
优点：乳液聚合法制备的聚苯乙烯微球尺寸均匀，制备过程简便，且成本相对较低。
缺点：乳液聚合法的最大缺点是产生大量的废水，对环境有一定的污染。
二、辅助乳液法
辅助乳液法是在乳液聚合法的基础上进行改进的方法，使用辅助表面活性剂来替代传统的表面活性剂，并使用单一引发剂来替代等量的两种引发剂，以减少废水的产生量。辅助乳液法的基本步骤与乳液聚合法类似。
优点：与乳液聚合法相比，辅助乳液法可以减少废水的产生，对环境污染更小。
缺点：辅助乳液法的固相产率较低，微球的形态易发生变化，粘性较大，难以得到较大的微球。
三、反应溶剂剥离法
反应溶剂剥离法是一种将单体反应所需的有机溶剂作为剥离剂的方法。该方法的基本流程如下：将需要制备聚苯乙烯微球的有机溶剂、单体丙烯腈和苯乙烯混合，加入引发剂、表面活性剂和剥离剂进行聚合反应。反应后，将微球分离、洗涤和干燥。
优点：反应溶剂剥离法可以制备规模较大的聚苯乙烯微球，而且微球的形态和尺寸分布较均匀。
缺点：反应溶剂剥离法的缺点是需要大量的有机溶剂，并且需要处理溶剂和废水。微球的悬浮性较强，制备过程中难以调控聚合反应。
仿生结构及其功能材料
仿生结构及其功能材料
【摘 要】种类繁多的生物界经过45亿年长期的进化其结构与功能已达到近乎完美的程度，实现了结构与功能的统一。近年来，仿生结构及其功能材料受到越来越多的关注。本文介绍了光子晶体材料、仿生空心结构材料、仿生离子通道、仿蜘蛛丝超韧纤维、仿生特殊浸润性表面、仿生高强超韧复合材料及仿骨材料、仿生高黏附材料及其他仿生材料的研究现状，并概要展望了其发展趋势。
【关键词】仿生合成，结构材料，功能材料
1. 引言
自然界中的动植物经过45亿年物竞天择的优化，其结构与功能已达到近乎完美的程度[1]。自古以来，自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。在古代，我们的祖先“见飞蓬转而知为车”，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子，做有装成轮子的车；受草叶的齿形边缘的启发发明了锯；受蜘蛛网的启发发明了渔网，等等。近代，人们模仿鸟类飞行制造出飞机；模仿昆虫的单、复眼发明了复眼照相机；模仿蝙蝠回声定位发明了雷达；受响尾蛇的启发而发明红外线探测器；受海豚本能的启示而研究声纳；根据青蛙眼睛的特殊构造研制了电子蛙眼，用于监视飞机的起落和跟踪人造卫星；通过对萤火虫和海蝇的发光原理的研究，获得了化学能转化为光能的新方法，从而研制出化学荧光灯等等。
一九六Ο年秋，在美国俄亥俄州召开了第一次仿生学讨论会，成为仿生学的正式诞生之日。仿生学一词是由美国斯梯尔(Jack Ellwood Steele)根据拉丁文“bion”(生命方式的意思)和字尾“ic”(“具有……的性质”的意思)构成的。1963年我国将“Bionics”译为“仿生学”。 它是研究生物系统的结构、性质、原理、行为以及相互作用，从而为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学。简言之，仿生学就是模仿生物的科学。
仿生学是在生物学、数学和工程技术学相互渗透而结合成的一门新兴科学。随着化学、材料学、分子生物学、系统生物学以及纳米技术的发展，仿生学向微纳结构和微纳系统方向发展将是仿生学前沿的一个重要分支。利用新颖的受生物启发的合成策略和源于自然的仿生原理来仿生合成具有特定性能的有机、无机-有机杂化材料是近年来迅速崛起和飞速发展的领域，而且已成为化学、生命材料和物理等学科交叉研究的前沿热点之一[2~7]。
聚苯乙烯微球的制备及其在光子晶体中的应用_周之燕
Vol138No19#8#化 工 新 型 材 料NEWCHEMICALMATERIALS第38卷第9期2010年9月
基金项目:陕西省教育厅专项(07JK195);陕西科技大学博士科研启动基金项目(BJ09-11)作者简介:周之燕(1985-),女,在读硕士,师承王秀峰教授,主要从事复合材料方面研究。聚苯乙烯微球的制备及其在光子晶体中的应用
周之燕1 王秀峰1 师 杰2 张新孟1
(11陕西科技大学材料科学与工程学院,西安710021;
21西安工业大学材料与化工学院,西安710032)
摘 要 亚微米级聚苯乙烯微球是一类常见的制备光子晶体的材料。综述了分散聚合法和乳液聚合法制备光子晶
体用单分散聚苯乙烯微球的研究进展;介绍了聚苯乙烯胶体球在蛋白石结构、反蛋白石结构和可调制光子晶体中的应用
进展;并提出了今后的研究方向。
关键词 光子晶体,单分散聚苯乙烯微球,蛋白石,反蛋白石,可调制光子晶体
Fabricationofpolystyrenemicrosphereanditsapplication
inthephotoniccrystal
ZhouZhiyan1 WangXiufeng1 ShiJie2 ZhangXinmeng1
(11SchoolofMaterialScienceandEngineering,ShaanxiUniversityofScience&Technology,Xi.an710021;
21SchoolofMaterialandChemicalEngineering,Xi.anUniversityofSchoolofTechnology,Xi.an710032)
Abstract Sub-micronpolystyrenephotoniccrystalsisakindofcommonmaterialsforperparingphotoniccrystals.
Thedevelopmentofthedispersionpolymerizationandemulsionpolymerizationwerereviewed,whichwereusedtoprepare
光子晶体的研究及其应用
光子晶体的研究及其应用
【摘 要】光子晶体是80年代末提出的新概念和新材料.本文简单叙述了光子晶体及其理论研究，并重点阐述了光子晶体的制备及其应用。
【关键词】光子晶体；周期性结构；介电材料；光子禁带；光子局域；光子晶体光纤
1 关于光子晶体的理论研究
由于光子晶体结构与普通晶体结构的类似，普通晶体的许多概念被移植到光子晶体的研究里， 如能带、带隙、能态密度等。电子能带的许多处理方法也被延伸用于处理光子能带。继yablonovith 和john 的开创性工作不久， 有些人就尝试按照电子能带计算的各种方法， 如利用薛定谔方程来计算光子能带，
但结论与试验结果不符。这是因为电子自旋为1/ 2 的费米子，
是标波量， 而光波是自旋为1 的玻色子， 是矢波量。因此，
必须从麦克斯韦方程组出发， 在矢量波理论的框架里计算光子晶体的能带结构。平面波展开的方法是在光子晶体能带研究中使用的较早也用得最多的一种方法， 虽然该方法有效地揭示光子晶体中的能带结构， 但是不能与实验测量直接对应，后来人们又采用了转移矩阵法等计算光子晶体的能带结构和透射系数， 下面分别进行阐述。
1.1平面波法
1990 年， 美国的何启明、陈子亭和soukoulish 小组便是
利用平面波法第一个成功地预言了在一种具有金刚石结构的三维光子晶体中存在完整的光子禁带， 禁带出现在第二条和第三条能带之间。电磁场在倒格矢空间以平面波叠加的形式展开， 可以将麦克斯韦方程组化成一个本征方程， 求解的本征值便得到传播光子的本征频率。但是这种方法有明显的缺点： 计算量几乎正比于所用平面波数的立方， 因而受到严格的约束， 对某些情况显得无能为力。如当光子晶体结构复杂或处理有缺陷的体系时， 需要大量平面波， 会因计算能力的限制而不能计算或难以准确计算。如果介电常数不是恒值而是随频率变化， 就没有一个确定的本征方程形式， 展开中可能出现发散， 导致根本无法求解。
二氧化硅模板反蛋白石结构
二氧化硅模板反蛋白石结构
二氧化硅模板反蛋白石结构是一种利用二氧化硅（SiO2）作为模板材料制备出的具有特定孔隙结构的材料。反蛋白石结构是一种特殊的大孔结构，其特点是具有有序的、周期性的孔隙排列，类似于天然蛋白石的结构，但是孔隙的排列是相反的，因此得名“反蛋白石”。
在制备反蛋白石结构的过程中，二氧化硅模板起着至关重要的作用。通常，模板材料需要具备一定的机械强度、热稳定性和化学稳定性，以确保在后续的制备过程中能够保持结构的稳定性。二氧化硅模板通常是通过溶胶凝胶法制备而成，这种方法可以精确控制模板的形状和尺寸。
制备反蛋白石结构的基本步骤通常包括：
1.模板制备：通过溶胶凝胶法或其他合适的方法制备出具有特定形状和尺寸的二氧化硅模板。
2.模板处理：对模板进行表面处理，如涂覆一层或多层特定的材料，以形成反蛋白石结构的基本框架。
3.煅烧和去除模板：将处理过的模板进行煅烧，以去除模板材料，留下具有反蛋白石结构的孔隙。
4.后处理：对煅烧后的材料进行酸处理或其他化学处理，以去除残留的模板材料，并调整孔隙结构。
5.功能化：根据需要，对反蛋白石结构进行功能化处理，
如涂覆催化剂、金属纳米颗粒等，以赋予材料特定的功能。
反蛋白石结构因其独特的孔隙结构和较大的比表面积，被广泛应用于催化剂载体、吸附材料、传感器、光电化学电池等领域。通过调整模板的形状和尺寸，可以实现对反蛋白石结构孔隙的精确控制，从而优化材料的性能。
基于非晶光子晶体结构的釉面可见光反射增强机理
第48卷第6期
2020年6月 硅 酸 盐 学 报 Vol. 48，No. 6
June，2020 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY
DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20190561
基于非晶光子晶体结构的釉面可见光反射增强机理
展红全1，吴传琦1，宋艺辉1，黄旭春1，李小红1，罗志云1，谢志鹏2，汪长安2
(1. 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院，江西 景德镇 333403； 2. 清华大学材料学院，北京 100084) 摘 要：分析了釉熔体中非晶光子晶体结构的形成过程及该结构对釉面的可见光反射增强机理。在多组分釉系统中，通过石灰石用量变化以调节形成合适的非晶光子晶体结构。结果表明：引入适量石灰石可以促进釉熔体的有效分相，形成富含Si相和富含阳离子相，强极性阳离子Ti、Zn、Ca、Mg等富集在两相界面以形成特殊核壳颗粒，其短程有序排列于釉层中形成蛋白石型非晶光子晶体结构，而在坯釉界面处形成反蛋白石型非晶光子晶体结构，在这两种结构的作用下，釉面可见光反射率得到明显提高。 关键词：非晶光子晶体；核壳纳米结构；可见光反射；釉 中图分类号：TQ174.73 文献标志码：A 文章编号：
0454–5648(2020)06–0894–09
网络出版时间：2020–03–23 Mechanism of Visible Light Enhanced-Reflection on Glaze Surface Dependence on Amorphous Photonic Crystals ZHAN Hongquan1, WU Chuanqi1, SONG Yihui1, HUANG Xuchun1, LI Xiaohong1, LUO Zhiyun1, XIE Zhipeng2, WANG Changan2 (1. Department of Material Science and Engineering, Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen 333403, Jiangxi, China; 2. School of Material Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China) Abstract: The formation process of amorphous photonic crystal structure in glaze melt and its visible light enhanced-reflection mechanism were analyzed. In a multi-component glaze system, an appropriate amorphous photonic crystal structure was obtained via controlling calcite content. The results show that introducing a proper amount of calcite can promote the effective phase separation of glaze melt, leading to a Si-rich phase and a cation-rich phase. The special core–shell particle can be formed due to the enrichment of the strong-polar cation such as Ti, Zn, Ca, and Mg in the interface. An opal amorphous photonic crystal structure appears for the short-range ordered arrangement in glaze layer. However, an inverse opal amorphous photonic crystal structure is formed at the interface between glaze and body. The visible light reflectivity of glaze surface is improved due to the effect of the two structures. Keywords: amorphous photonic crystal; core–shell nanostructure; visible light reflection; glaze 利用釉层结构特性反射入射光，从而增强陶瓷釉面的可见光反射率，减少对于入射光的吸收，这对于缓解日趋严重的城市“热岛效应”至关重要。传统获得具有太阳光谱反射功能的材料以有机涂层为主，但是有机涂层在可见以及近红外区的反射效率较低，而且其耐候性较差[1–2]。陶瓷釉涂层具有较好的可见光反射率和稳定的耐候性能，因而成为一个可以替代的屋顶冷却材料。目前获得具有高反射率的陶瓷釉涂层的常见方法是：利用釉中析出的具有高折射率的晶体如ZrO2[2–3]、TiO2[4]、CaTiSiO5[5]、Spinel[6]等，提高其对入射光的散射以增强釉面的太阳光反射率。但是这些晶体材料价格高昂，而且制作工艺复杂容易造成产品缺陷。因此，迫切需要寻找一种有效的方法来提高釉面可见光反射率。 收稿日期：2019–08–11。 修订日期：2019–09–25。 基金项目：国家自然科学基金(21661017)；江西省自然科学基金(20161BAB203081)江西省教育厅基金会(GJJ170795, GJJ180718)。 第一作者：展红全(1974—)，男，博士，副教授。 Received date: 2019–08–11. Revised date: 2019–09–25. First author: ZHAN Hongquan (1974–), male, Ph. D., Associate Professor. E-mail: zhanhongquan@ 第48卷第6期 展红全 等：基于非晶光子晶体结构的釉面可见光反射增强机理 · 895 ·
红荧烯反蛋白石的制备及其光学性质研究
第３期 钟 阔等：红荧烯反蛋白石的制备及其光学性质研究 １６５
相折光指数； 。为空隙折光指数．
图３填充前后的模板和红荧烯反蛋白石结构的反射光谱 ＳｉＯｚ胶体晶体模板（Ａ）；填充红荧烯后的模板（Ｂ）；红荧烯反蛋白石（ｃ）
Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｂａｒｅ ａｎｄ ｉｎｆｉｌｌｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｃｒｙｓｔａｌ ｔｅｍｐｌａｔｅ，ａｎｄ ｒｕｂｒｅｎｅ ｉｎｖｅｒｓｅ ｏｐａｌ ａｔ ｎｏｒｍａｌ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ Ｓｏｌｉｄ ｌｉｎｅ，Ｓｉｌｉｃａ ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｃｒｙｓｔａｌ ｔｅｍｐｌａｔｅ（Ａ）；Ｄａｓｈ ｌｉｎｅ，ｔｅｍｐｌａｔｅ ｗｉｔｈ ｒｕｂｒｅｎｅ ｉｎｆｉｌｌｉｎｇ（Ｂ）；
Ｄｏｔ ｌｉｎｅ，ｒｕｂｒｅｎｅ ｉｎｖｅｒｓｅ ｏｐａｌ（Ｃ）
我们对红荧烯反蛋白石的光学性质进行了研究，利用反射光谱仪表征其光子带隙位
置．如图３所示，图３一Ａ是ＳｉＯ 胶体晶体模板的反射光谱；图３一Ｂ是填充红荧烯后的反射
光谱，与模板的反射光谱相比有明显的红移的现象，这是因为红荧烯填充后使体系的平
均折光指数增大，导致红移；图３－Ｃ是红荧烯反蛋白石的反射光谱，与模板的反射光谱相
比有明显的蓝移现象，这是由于ＳｉＯ。胶体晶体模板被除去后，固相体积分数由原来模板
ｆｃｃ结构中的７４ ，经反转后变成反蛋白石结构固相体积分数２６ ，体系平均折光指数变
小，导致带隙蓝移．反射光谱的理论值根据方程（１）和（２）计算，具体数据见表１．
表１红荧烯反蛋白石及模板Ｂｒａｇｇ反射峰计算与实测数据
Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ
＊根据ＳＥＭ图像中测得的微球粒径以及反蛋白石空腔孔径
由此可见，本实验采用的表面浸润法将红荧烯较完全地填充人蛋白石模板的空隙
中，理论计算值与实测值符合较好．其中的偏差可能源于制备过程中存在的缺陷和折光
可调制光子晶体的研究现状和展望
第２２卷第４期 大学化学 ２００７年８月
可调制光子晶体的研究现状和展望
孙立国 韩永昊谢卓颖顾忠泽
（东南大学生物电子学国家重点实验室南京２１００９６）
摘要可调制光子晶体是一类在外场激励下，可以通过改变品格参数或折射率来调节自身光
子带隙结构的先进光子材料。在对光的操控方面，它比传统的非调制光子晶体表现出更加优异的
性能，因此更符合光子器件在应用中的要求。本文对近年来可调制光子晶体的研究进展进行了介
绍。
自从Ｙａｂｌｏｎｏｖｉｔｃｈ和Ｊｏｈｎ在１９８７年同时提出光子晶体的概念以来 ，在２０年的时间
里，光子晶体的研究一直受到人们的高度重视。光子晶体是由两种以上具有不同介电常数
（折射率）的材料在空间按照一定的周期顺序排列所形成的具有有序结构的材料。电磁波在
这种具有周期性结构中的材料中传播时会受到由电介质构成的周期势场的调制，从而形成类
似于半导体能带结构的光子能带。光子能带之间如果没有重叠，就会形成光子带隙。频率落
在带隙中的光子无法在光子晶体中传播，所以光子晶体又被称为光子禁带材料 。光子晶
体作为一类重要的先进光学材料，在低阈值激光器、直（锐）角光波导、发光二极管等方面展现
出了巨大的应用前景 Ｊ，成为构建光子器件的一种重要材料。
在实际应用中，能够对外部驱动力（电、光、化学环境等）做出响应的光子晶体对于光子器
件的设计和使用至关重要。因此，可调制光子晶体的研究成为该研究领域的一个新的方向和
热点。在光子晶体中，光子带隙的宽度和位置主要由电介质的折射率（或介电常数）和光子晶
体的晶格参数决定。在外部环境的激励下，改变其中任何一个参数都可以起到调节光子禁带
的目的。因此，光子晶体的调制方法也分为折射率调制和结构调制两大类，本文将分别就这两
种调制方法进行介绍。本文涉及的光子晶体主要是一类由单分散纳米胶体粒子自组装形成的
具有三维有序结构的光子晶体，这种光子晶体也被称为胶体晶体。由于这种光子晶体具有制
蛋白石及反蛋白石结构光子晶体_王振领
蛋白石及反蛋白石结构光子晶体
王振领 林 君*
(中国科学院长春应用化学研究所稀土化学与物理重点实验室 长春 130022)
王振领 男,30岁,博士生,现从事溶胶-凝胶及发光的研究。 *联系人,E-mail:jlin@
2003-12-23收稿,2004-02-20接受摘 要 光子晶体是由不同介电常数的材料构成的一种空间周期性结构,它能够在特定方向上禁
阻、控制和操纵光子的运动。目前,已制备的光子晶体具有几种不同的结构类型,本文主要综述了蛋白
石、反蛋白石结构光子晶体的制备方法及其光子带隙的影响因素。
关键词 蛋白石 反蛋白石 光子晶体 光子带隙
OpalandInverseOpalPhotonicCrystals
WangZhenling,LinJun*
(KeyLaboratoryofRareEarthChemistryandPhysics,ChangchunInstituteofAppliedChemistry,
ChineseAcademyofSciences,Changchun130022,China)
Abstract Photoniccrystalisaspatiallyperiodicstructurefabricatedfrommaterialshaving
differentdielectricconstants.Itprovidesaconvenientandpowerfultooltoconfine,control,and
manipulatephotonsinspecialdimensionofspace.Photoniccrystalswithseveraldifferentstructures
havebeenpreparedatpresent.Inthispaperthemethodsforthepreparationofopalandinverseopal
photoniccrystalsandeffectsonitsphotonicbandgaparereviewedbriefly.
以胶体晶为模板溶胶凝胶法制备二氧化钛掺铈反蛋白石结构
第３０卷第３期 ２００７年５月 非金属矿 ＮＯｎ－Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｍｉｎｅｓ Ｖｌ０Ｉ－３０ Ｎｏ．３ Ｍａｙ，２００７
以胶体晶为模板溶胶凝胶法制备二氧化钛
掺铈反蛋白石结构术
金谊朱以华”杨晓玲干路平
（超细材料制备与应用教育部重点实验室，华东理工大学材料科学与工程学院，上海２００２３７）
摘 要 以乳液聚合法得到的单分散性聚苯乙烯（Ｐｓ）胶体粒子为模板，采用恒温恒湿垂直沉积法构建蛋白石结构的光子晶体，并用布 拉格方程对不同粒径形成的蛋白石结构所产生的禁带位置进行了研究。以该胶体晶为模板溶胶凝胶法制备二氧化钛（ＴｉＯ：）掺杂铈（Ｃｅ）反蛋白
石结构，并利ｆｆｌＸＲＤ和ＸＰＳ对其结晶状态和元素价态进行分析。
关键词 聚苯乙烯 蛋白石 光子晶体 光子禁带
Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｉ０２ Ｄｏｐｅｄ Ｃｅｒｉｕｍ Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｏｐａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｙ Ｓｏｌ－ｇｅｌ Ｍｅｔｈｏｄ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ａｓ Ｔｅｍｐｌａｔｅ
Ｊｉｎ Ｙｉ Ｚｈｕ Ｙｉｈｕａ Ｙａｎｇ Ｘｉａｏｌｉｎｇ Ｇａｎ Ｌｕｐｉｎｇ
（Ｋｅｙ Ｌａｂ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａｆｉｎｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２３７） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ ｃｏｌｌｏｉｄ ｓｐｈｅｒｅｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｉｎｔｏ ３Ｄ ｏｒｄｅｒｅｄ ｏｐａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｙ ｖｅｒｔｉｃａｌ
ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ‘ｒｈｅ ｂａｎｄｇａｐ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｏｐａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ＰＳ ｗｉｔｈ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ Ｂｒａｇｇ ｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｓｅ ｏｐａｌ ｏｆ Ｔｉ０２ ｄｏｐｅｄ ｃｅｒｉｕｍ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｓｏｌ－ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ ｗｈｅｎ ｏｐａｌ ｗａｓ ｔａｋｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｔｅｍｐｌａｔｅ．Ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ＸＲＤ