[发明专利]提高磁性光子晶体反射光强度的方法及应用

说明书

本发明涉及光学材料处理技术领域，具体涉及一种提高磁性光子晶体反射光强度的方法及其应用，将可组装为所述磁性光子晶体的单分散基元粒子采用过氧化氢进行处理，所述磁性光子晶体的单分散基元粒子包括磁性内核和包裹在所述磁性内核外的外壳，所述外壳为可渗透过氧化氢的壳层。本发明的方法通过过氧化氢处理基元粒子后，基元粒子的本征色由深色向浅色转变，且其组装的磁性光子晶体的反射率具有增强作用。本发明的方法简便，易于控制，且生成产物无毒无害，对环境友好。通过本发明的方法处理后的磁性光子晶体可应用于防伪领域，显示领域，传感领域以及光学器件增强领域等。

技术领域

本发明涉及光学材料处理技术领域，具体涉及一种提高磁性光子晶体反射光强度的方法及应用。

背景技术

光子晶体是由不同介电常数的材料经过周期性排布所构成的一类材料，其具有光子带隙，能够对特定波长或波段的光子具有禁阻作用，并能抑制、增强自发辐射，实现高反射、全向反射以及低损耗波导等，从而广泛应用于传感、显示、防伪、光学器件的增强等方面。磁性光子晶体材料因具有较宽的带隙调节范围以及可逆的调谐性，对磁场产生瞬间响应，近年来受到了广泛的研究，在光子晶体结构中引入磁性基元，通过改变外加磁场改变其光子带隙，从而精准调控其峰位变化，因此具有磁响应性的光子晶体材料近年来具有广泛的应用。

而近年来光子晶体结构中的磁性基元大多含有四氧化三铁，而四氧化三铁一般呈现深黑或深棕色，使得以四氧化三铁为内核的基元粒子通过磁组装的光子晶体往往颜色都偏棕黑，对光的吸收较强，从而使得该类光子晶体材料反射率偏低，特别是对于防伪，显示，传感以及光学器件的增强等方面有着极大的影响。因此，现阶段发展一种增强磁性光子晶体材料光学性能的方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种提高磁性光子晶体反射光强度的方法，采用过氧化氢对可组装成磁性光子晶体的基元粒子进行处理，从而增强磁性光子晶体的反射光强度，工艺简便，易于调节。

本发明的目的之二在于提供一种提高磁性光子晶体反射光强度的方法的应用。

本发明实现目的之一所采用的方案是：一种提高磁性光子晶体反射光强度的方法，将可组装为所述磁性光子晶体的单分散基元粒子采用过氧化氢进行处理，所述磁性光子晶体的单分散基元粒子包括磁性内核和包裹在所述磁性内核外的外壳，所述外壳为可渗透过氧化氢的壳层。

将过氧化氢与基元粒子分散液混合后， H₂O₂渗透表面壳层与磁性内核接触，磁性内核可具有类似于过氧化物酶的作用，在其表面催化H₂O₂分解，以四氧化三铁基元粒子为例，过氧化氢在四氧化三铁粒子表面被催化反应的同时，有大量的Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，为从而使得四氧化三铁磁性粒子表面被氧化，基元粒子颜色由黑棕色向土黄色转变，与未处理的基元粒子分散液相比较，其本征色的基础反射率大大提升。同时，H₂O₂由于与磁性内核的催化作用生成了大量的氧化物质，如羟基自由基等，有可能使基元粒子的壳层也发生氧化从而带有大量羧基或羟基，使基元粒子带有更强的电荷，有利于磁性光子晶体有序性的提升。两者共同作用，使磁性基元粒子在施加磁场组装为光子晶体以后，同等测试条件下，光子晶体的反射率也大大增高。

优选地，所述磁性内核至少含有铁、钴、镍中的任意一种元素。

本发明的方法适用于深色磁性内核的光子晶体，通过过氧化氢氧化处理后使得深色磁性内核的颜色变浅，就可以达到提高磁性光子晶体反射光强度的目的，壳层的材料只要能保证过氧化氢能渗透即可，所述壳层为可渗透过氧化氢的无机物壳层和/或有机物壳层，常用的一般为：所述无机物包括二氧化硅、碳或者二氧化钛，所述有机物包括聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚苯乙烯及其共聚物、聚（4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸）、带有酯类基团的聚合物中的至少一种。

优选地，所述磁性光子晶体的基元粒子的粒径为60~300nm。