目錄
《納米科學與技術》叢書序
前言
第1章 光子晶體基本原理 1
1.1 光子晶體概述 1
1.1.1 光子晶體與固體晶體的對比 1
1.1.2 光子晶體的分類 2
1.1.3 光子晶體的主要特征 3
1.1.4 自然界中的光子晶體 4
1.2 光子晶體的基本理論 5
1.2.1 倒空間與第一布里淵區(qū) 5
1.2.2 光子晶體第一布里淵區(qū)的幾個例子 6
1.2.3 周期結構下的電磁波波動方程 8
1.3 光子晶體的能帶圖 9
1.3.1 一維光子晶體 9
1.3.2 二維光子晶體 12
1.3.3 三維光子晶體 14
1.4 光子帶隙中的缺陷態(tài) 16
1.5 平板光子晶體 17
1.5.1 平板光子晶體能帶圖 17
1.5.2 平板光子晶體的束縛態(tài) 19
1.5.3 金屬平板光子晶體 22
1.6 光子晶體的光控制 23
1.6.1 等頻圖 23
1.6.2 根據(jù)等頻圖判斷反射、折射現(xiàn)象 24
1.6.3 超棱鏡 25
1.6.4 光子晶體與零折射率 25
1.6.5 光子晶體與渦旋光束 26
參考文獻 27
第2章 微流控芯片中的光子晶體 30
2.1 引言 30
2.2 微流控技術 30
2.2.1 膠體光子晶體與液滴微流控芯片 31
2.2.2 構筑液滴微流控芯片的材料 31
2.2.3 液滴微流控芯片的制備 33
2.3 微流控液滴 35
2.3.1 微尺寸多相流液滴動力學基本原理 35
2.3.2 微液滴發(fā)生裝置 37
2.3.3 液滴生成方式 39
2.3.4 液滴的操縱 41
2.4 基于微流體的光子晶體微球 42
2.4.1 球形光子晶體微球 43
2.4.2 Janus和多組分結構光子晶體微球 47
2.4.3 核殼結構光子晶體微球 49
2.5 光子晶體微球的應用 50
2.5.1 顯示領域 50
2.5.2 傳感領域 52
2.5.3 編碼 54
2.5.4 細胞載體 55
參考文獻 56
第3章 液態(tài)膠體光子晶體 60
3.1 引言 60
3.2 液態(tài)膠體光子晶體的制備方法 62
3.2.1 靜置析出法 62
3.2.2 揮發(fā)驅動過飽和析出法 63
3.2.3 萃取驅動過飽和析出法 65
3.2.4 電場驅動過飽和析出法 66
3.3 外場響應的液態(tài)膠體光子晶體 67
3.3.1 電場響應的液態(tài)膠體晶 67
3.3.2 磁場響應的液態(tài)膠體晶 69
3.4 面向傳感檢測的液態(tài)膠體光子晶體 71
3.4.1 基于液態(tài)膠體晶的物理傳感器 71
3.4.2 基于液態(tài)膠體晶的化學傳感器 73
3.5 液態(tài)膠體光子晶體的轉化與利用 74
3.5.1 轉化為固態(tài)光子晶體薄膜 74
3.5.2 轉化為光子晶體凝膠 79
3.5.3 轉化為光子晶體微球 80
參考文獻 82
第4章 空心微球膠體光子晶體 84
4.1 引言 84
4.2 空心微球的合成及組裝 88
4.2.1 空心微球的合成方法 88
4.2.2 膠體光子晶體自組裝方法 89
4.3 空心微球膠體光子晶體的應用 91
4.3.1 缺陷態(tài)模式的膠體光子晶體及缺陷態(tài)模式激光 91
4.3.2 親疏水圖案化空心微球膠體光子晶體 94
4.3.3 基于空心微球膠體光子晶體的選擇性蒸氣傳感器 99
4.3.4 基于空心微球的高機械強度、超穩(wěn)定帶隙光子晶體 100
4.4 空心微球在光學中的其他應用 102
4.4.1 基于空心微球中的回音壁振蕩模式增強光吸收效率 102
4.4.2 基于空心微球的Mie散射效應 103
4.4.3 基于空心微球的抗反射涂層 104
4.5 總結與展望 104
參考文獻 105
第5章 分子刷嵌段共聚物自組裝光子晶體材料 112
5.1 分子刷嵌段共聚物簡介 112
5.2 光子晶體構筑 114
5.2.1 分子刷本體組裝光子晶體 114
5.2.2 分子刷配方光子晶體 117
5.2.3 分子刷納米雜化光子晶體 120
5.2.4 光子晶體顏料 124
5.2.5 響應型光子晶體 129
5.3 總結與展望 131
參考文獻 132
第6章 磁響應膠體光子晶體 135
6.1 引言 135
6.2 磁控組裝的機理 136
6.3 基于磁性膠粒的磁響應光子晶體 137
6.4 基于非磁性膠體粒子的磁控組裝 143
6.5 磁響應光子晶體的應用 144
6.5.1 磁致變色硅橡膠薄膜 144
6.5.2 磁控結構色打印 145
6.5.3 磁控可旋轉光子晶體 146
6.6 總結與展望 147
參考文獻 148
第7章 綠色印刷光子晶體 150
7.1 引言 150
7.2 噴墨印刷光子晶體 150
7.2.1 “咖啡環(huán)”效應 151
7.2.2 噴墨印刷材料的影響 154
7.2.3 基材浸潤性的影響 158
7.2.4 其他因素的影響 163
7.3 模板印刷光子晶體圖案 164
7.4 光子晶體圖案的應用 164
參考文獻 173
第8章 光子晶體纖維 178
8.1 引言 178
8.2 光子晶體結構色纖維的制備方法 179
8.2.1 基于薄膜干涉原理制備 179
8.2.2 微通道自組裝法 180
8.2.3 電泳沉積法 181
8.2.4 靜電紡絲法 182
8.2.5 微型擠出法 182
8.3 光子晶體結構色纖維的表征方法 183
8.4 光子晶體光纖 184
8.4.1 無機光子晶體光纖 184
8.4.2 聚合物光子晶體光纖 185
8.5 基于光子晶體纖維的功能器件 186
8.5.1 能源器件電極用光子晶體纖維 186
8.5.2 發(fā)光器件用光子晶體纖維 187
8.5.3 纖維狀變色傳感器件 189
8.6 光子晶體結構色纖維的其他應用 190
8.6.1 纖維材料上的結構生色 190
8.6.2 具有刺激響應性的結構色纖維 192
8.6.3 結構色纖維織物 197
8.7 總結與展望 198
參考文獻 198
第9章 光子晶體在紡織印染中的應用 201
9.1 引言 201
9.2 光子晶體結構色纖維的制備 201
9.2.1 電泳沉積法制備結構色纖維 201
9.2.2 浸漬提拉輔助法制備結構色纖維 204
9.3 光子晶體在結構色紡織品中的應用 206
9.3.1 重力沉降法制備結構色紡織品 206
9.3.2 垂直沉積法制備結構色紡織品 208
9.3.3 界面轉印制備結構色紡織品 210
9.3.4 噴涂準晶制備結構色紡織品 211
9.3.5 噴墨打印制備結構色紡織品 213
9.4 穩(wěn)定增強型光子晶體結構色纖維與紡織品 216
9.4.1 擠塑方式制備結構色纖維 217
9.4.2 靜電紡絲制備結構色纖維 217
9.4.3 溶液紡絲制備結構色纖維 218
9.4.4 熱壓印制備結構色纖維 218
9.4.5 原子層沉積制備結構色纖維 219
9.4.6 黏結增強結構色紡織品 222
9.5 總結與展望 224
參考文獻 224
第10章 光子晶體物理傳感器 227
10.1 引言 227
10.2 自然界中的響應型光子晶體 227
10.2.1 自然界中的光子晶體 227
10.2.2 自然界光子晶體的動態(tài)結構色響應 228
10.3 構筑光子晶體傳感器的響應型材料 230
10.4 光子晶體傳感器的工作原理 232
10.5 幾種典型的物理傳感器 233
10.5.1 機械力傳感器 233
10.5.2 溫度傳感器 238
10.5.3 磁場傳感器 242
10.5.4 黏度傳感器 243
10.5.5 介孔傳感器 245
10.6 總結與展望 246
參考文獻 247
第11章 光子晶體防偽材料 251
11.1 面向結構色防偽的光子晶體材料 251
11.2 光子晶體圖案的印刷方法 252
11.2.1 噴墨印刷光子晶體圖案 252
11.2.2 壓印光子晶體圖案 254
11.2.3 浸潤調變光禁帶打印光子晶體圖案 255
11.2.4 電磁響應偶聯(lián)光固化打印光子晶體圖案 256
11.3 具有角度變色效應的光子晶體防偽材料 257
11.3.1 基于一維磁響應光子晶體的角度變色材料 257
11.3.2 基于蛋白石結構的角度變色材料 259
11.3.3 基于反蛋白石結構的角度變色材料 260
11.4 具有外場響應特性的動態(tài)結構色防偽材料 261
11.4.1 溶劑浸潤顯現(xiàn)的隱形圖案 261
11.4.2 氣體響應的光子晶體圖案 264
11.4.3 溫度響應的光子晶體圖案 266
11.4.4 磁場作用顯現(xiàn)的隱形圖案 267
11.4.5 形變顯現(xiàn)的隱形圖案 269
11.5 總結與展望 270
參考文獻 272