[发明专利]一种二维隐形光子晶体的制备方法

说明书

本发明公开了一种二维隐形光子晶体的制备方法，该方法包含：步骤1：将单分散的胶体微球分散在溶剂中，配制成悬浮液，该悬浮液中胶体微球的质量分数为5%~20%；步骤2，将步骤1所得悬浮液滴在装有介质的容器中，快速形成一层二维光子晶体模板；步骤3，将有机单体和交联剂混合并溶解在溶剂中，添加引发剂，形成凝胶前驱体溶液；步骤4，将步骤3的凝胶前驱体溶液注入步骤2中的二维光子晶体模板中，并覆盖上有图案的掩膜；步骤5，用波长为365nm的光对步骤4的材料进行照射，待照射完毕除去掩膜，得到二维隐形光子晶体。本发明的方法简单，操作容易，能够获得具有隐形图案的光子晶体，并通过晶格参数的改变，以显现隐形图案，可用于传感检测和隐形标记。

技术领域

本发明涉及一种光子晶体的制备方法，具体涉及一种二维隐形光子晶体的制备方法。

背景技术

光子晶体的概念最早是在1987年由Yablonovitch和John分别独立提出，它是指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性顺序排列所形成的有序结构材料。

光子晶体的主要光学特征是具有光子带隙，即“光子禁带”。在光子晶体结构中，处于禁带波段的光波在各个方向上均受到布拉格衍射，无法向任一方向传播，但当某个位置电解质排列的周期性被打破，光波就可以从该位置射出。根据光子晶体的这一特性，可以选择性地调控不同波长的电磁波的传播，目前，光子晶体在波导、传感器检测、光纤等环境检测、光电子学领域具有广泛的应用。

目前，人们可以在一维、二维和三维层面构建光子晶体。其中，基于水凝胶的光子晶体，当水凝胶的体积由于外界环境的刺激产生胀缩，光子晶体的晶格参数就会发生相应改变，从而移动布拉格衍射波长，宏观表现为光子晶体颜色的改变。当水凝胶官能化以后，其可以用来检测葡萄糖浓度、pH值、某些溶剂和重金属阳离子浓度等的变化，仅凭裸眼就可以判断被检测物质的变化，无需信号转换，而且响应速度快具有灵敏度高，响应性快的特点。

但是，现有技术制作光子晶体模板往往耗时较长，并且制备难度大，难以大面积制备，不利于实际生产。此外，普通光子晶体颜色的变化范围有限，往往难以直观反映被检测信号的变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种二维隐形光子晶体的制备方法，该方法解决了现有技术制备光子晶体的难度大、耗时长等问题，其制备方法简单，操作容易，能够获得具有隐形图案的光子晶体。

为了达到上述目的，本发明提供了一种二维隐形光子晶体的制备方法，该方法包含：

步骤1：将单分散的胶体微球分散在溶剂中，配制成悬浮液，该悬浮液中胶体微球的质量分数为5%~20%；

步骤2，将步骤1所得悬浮液滴在装有介质的容器中，快速形成一层二维光子晶体模板；

步骤3，将有机单体和交联剂混合并溶解在溶剂中，添加引发剂，形成凝胶前驱体溶液；

步骤4，将步骤3所述的凝胶前驱体溶液注入步骤2中所述的二维光子晶体模板中，并覆盖上有图案的掩膜；

步骤5，用波长为365nm的光对步骤4所得的材料进行照射，待照射完毕除去掩膜，得到二维隐形光子晶体。

其中，在步骤3中，所述的有机单体和交联剂的摩尔比为40~60:1。

其中，在步骤3中，所述的引发剂的质量百分比为：有机单体、交联剂和引发剂三者混合物总质量的0.5~1%。

在步骤1中，所述的胶体微球包含：聚苯乙烯胶体微球、聚甲基丙烯酸甲酯胶体微球和二氧化硅胶体微球中的任意一种。

在步骤1中，所述的胶体微球的粒径为80~500 nm。

在步骤1中，所述的溶剂为水与醇的混合物，所述的水为纯水。