[发明专利]一种一维光子晶体微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一维光子晶体制备技术领域，特别是涉及一种一维光子晶体微球及其制备方法。 

背景技术

自然界中的生命具有亿万年的进化历史，向自然学习是新材料发展永恒的主题，从生物中获得启发实现微观和宏观的统一，模拟生物体特异性功能的某一个方面，实现新材料的设计和制备，是向自然学习的新理念。 

珍珠是自然界中天然存在的层状多级结构复合材料，其优异的机械性能来源于构成珍珠的有机无机交替排列有序的层状结构。天然珍珠层状结构的仿生制备和应用一直是大家研究的热点，已经出现了通过有机分子自组装模拟生物矿化作用制备珍珠结构新型材料的工作，但是这些工作都局限在平面上自组装制备层状有序的复合薄膜，真正仿生制备球状珍珠结构的工作鲜有问世。 

同样的，一维光子晶体也是由层状有序结构构成的，它是不同折射率的介质在一维维度上周期性排列形成的微结构。自然界中如蝴蝶的翅膀和贝壳中就存在这样的一维光子晶体结构，这样的光子晶体结构通常都具有鲜亮的结构色。但是，人工制备一维光子晶体的工作同样局限于在平面制备一维光子晶体，球面的一维光子晶体工作仍然是空白。 

将天然珍珠和光子晶体的层状有序结构结合起来并且制备具有一维光子晶体微球结构的仿生人造珍珠，既可以成功的人工复制出天然珍珠的有序层状结构，又可以具备一维光子晶体鲜亮的结构色，实现了良好的机械性能和光学性能的完美结合。 

发明内容

本发明目的在于提供一种具有一维光子晶体结构的一维光子晶体微球，它同时解决了人工难以仿生制备球形仿珍珠层状结构以及人工难以制备球形一维光子晶体结构的问题。 

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种一维光子晶体微球，包括球形内核和一维光子晶体，所述一维光子晶体包裹所述球形内核，所述一维光子晶体由不同折射率的介质材料层状有序堆叠而成，所述一维光子晶体交替组装在球形内核表面上。 

在本发明一个较佳实施例中，所述球形内核的材料选自金属氧化物、无机盐、聚电解质、嵌段聚合物、共聚物、液晶材料、介孔纳米粒子、金、银材料中的一种。 

在本发明一个较佳实施例中，所述介质选择自金属氧化物、无机盐、聚电解质、嵌段聚合物、共聚物、液晶材料、介孔纳米粒子中的一种或多种的组合。 

在本发明一个较佳实施例中，所述球形内核的直径为1 mm至20 mm。 

在本发明一个较佳实施例中，所述一维光子晶体的单层厚度为10 nm至200 nm，所述一维光子晶体具有一种或多种可调的光子禁带。 

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种制备所述一维光子晶体微球的方法，包括以下步骤： 

首先，核体微球材料的选择步骤：

选择核体直径在10 nm至2000 nm之间的纳米微球作为制备一维光子晶体微球的内核，并且挑选出球形较好的微球；

其次，不同折射率介质溶液的配制步骤：

选择具有不同折射率两种介质，制备成尺寸10 nm至200 nm范围内的介质材料的溶液或者溶胶，其浓度在1 % - 99 %之间；

再次，一维光子晶体结构的制备步骤：

将挑选出的核体微球材料依次交替浸入具有两种不同折射率的介质配制成的溶液或者溶胶中，反复包覆多次，从而在核体微球表面形成折射率周期性变化的层层堆叠结构，其中每一层介质的厚度在10 nm至200 nm之间，层数在1层至200层之间。

本发明的有益效果是：本发明具有一维光子晶体结构的一维光子晶体微球同时具有良好的结构色色彩和机械性能。 

附图说明

图1是本发明一维光子晶体微球结构示意图； 

附图中各部件的标记如下：1、球形内核；2、一维光子晶体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。 

请参阅图1，本发明实施例提供如下技术方案 

在一个实施例中，提供一种一维光子晶体微球，包括球形内核1和一维光子晶体2，所述一维光子晶体2包裹所述球形内核1，所述一维光子晶体2由不同折射率的介质材料层状有序堆叠而成，所述一维光子晶体2交替组装在球形内核1表面上。 

优选的，所述球形内核1的材料选自金属氧化物、无机盐、聚电解质、嵌段聚合物、共聚物、液晶材料、介孔纳米粒子、金、银材料中的一种。