单分散聚合物乳粒合成及胶体晶体组装和结构研究

【摘要】：光子晶体(photonic crystals)又称光子带隙材料(photonicbandgap materials)是一类具有良好应用前景的光子信息功能材料,近年来已成为应用物理和材料学研究的一个重要领域。这类材料是由介观颗粒(粒径在几个纳米到几十微米的单分散颗粒)在空间周期性排列而成的,由于其介电常数(dielectric index)在空间也呈现周期性变化,导致某些波段的光在其中传播时产生光子带隙,由此产生了一些新的光电子特性,如能够抑制原子、分子的自发辐射等,在基础研究和实际应用方面均具有巨大的潜力。制备光子晶体的一个主要途径是利用单分散聚合物微球或二氧化硅微球形成的胶体晶体作模板,通过引入不同的前驱体,经化学沉积、溶胶—凝胶和高温热解或溶剂溶出等过程,最后得到具有不同性能的光子带隙材料。 论文在系统文献调研的基础上,依托本研究小组在非均相聚合方面的科研优势,从单分散、表面修饰的聚苯乙烯乳胶微球出发,采取现有文献报道的各种不同方法,如:垂直沉积法、自然沉降法、离心旋涂法、硅油覆盖下蒸发法和高湿度下蒸发法等,首先成功组装了三维有序的聚苯乙烯胶体晶体(类蛋白石结构)。在对比了各