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光子晶體以其特殊的周期結(jié)構(gòu)和可以對(duì)光子傳播進(jìn)行調(diào)控的特性被稱(chēng)為“光學(xué)半導(dǎo)體”，被認(rèn)為是未來(lái)光子工業(yè)的材料基礎(chǔ)。近年來(lái)，光子晶體的結(jié)構(gòu)、制備和光學(xué)特性研究受到全球范圍內(nèi)的高度關(guān)注，并在各類(lèi)光學(xué)器件、光導(dǎo)纖維通訊和光子計(jì)算等領(lǐng)域呈現(xiàn)廣闊的應(yīng)用前景。

在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和中國(guó)科學(xué)院的支持下，中科院化學(xué)所有機(jī)固體和新材料實(shí)驗(yàn)室的科研人員針對(duì)目前光子晶體制備和應(yīng)用開(kāi)展了廣泛研究(Acc. Chem. Res. 2011, 44, 405-415; J. Mater. Chem. 2011, 21, 14113-14126)。他們通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制備了具有硬核－軟殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒，制備了具有特殊緊密堆積結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度光子晶體（Macromol. Chem. Phys., 2006, 6, 596-604, Cover）。利用這種具有特殊乳膠粒結(jié)構(gòu)的膠體晶體實(shí)現(xiàn)了在高靈敏度檢測(cè)（Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7258-7262；J. Mater. Chem. 2012, 22, 21405-21411; Lab Chip 2012, 12, 3089-3095）、光信息存儲(chǔ)（Adv. Mater. 2010, 22, 1237-1241, highlighted by Asia Materials），界面浸潤(rùn)性調(diào)控（Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 4436-4441. Cover)）等方面的應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了單晶光子晶體膜的制備（NPG Asia Mater.2012, 4, e21）。

在以上研究基礎(chǔ)上，他們提出了一種簡(jiǎn)便的基于超疏水低粘附基材制備具有窄帶隙光子晶體的方法。應(yīng)用該方法制備得到的光子晶體反射光譜半峰寬可達(dá)到12 nm。膠體乳液在超疏水低粘附基材上干燥過(guò)程中形成回縮的三相接觸線(xiàn)，及時(shí)釋放了由于乳膠粒收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，從而避免了光子晶體膜產(chǎn)生裂紋。這種簡(jiǎn)便的制備窄帶隙光子晶體的方法將為設(shè)計(jì)和制備新型光學(xué)器件提供新的思路。該研究結(jié)果發(fā)表在近日出版的《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（J. Am. Chem. Soc. 2012, 134,17053−17058）上。

圖1 制備得到的光子晶體的反射光譜(A)以及SEM圖像(B)，插圖為其光學(xué)照片

圖2 在高粘附基底(A)和超疏水低粘附基底(B)組裝的機(jī)理示意圖