一種橢球型光子晶體的自組裝制備方法技術

本發明專利技術公開了一種橢球型光子晶體的自組裝制備方法。是將磁性γ-Fe2O3/SiO2橢球型膠體顆粒的乙醇溶液垂直滴加在置于兩塊磁鐵中間的基板的表面，待乙醇溶劑全部揮發，組裝結束，即自組裝得到本發明專利技術的橢球型光子晶體。本發明專利技術的自組裝方法組裝時間短至1～2小時，溶劑揮發結束即可完成自組裝過程，同時制備單位產物相對于現有技術中的制備方法所需要的樣品量為1/10-1/20，同時本發明專利技術的設備簡單，極大地提高生產效率并且降低了生產成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于光子晶體制備
，具體是涉及。
技術介紹
隨著科學技術的發展，光子晶體因其光增效、光調制，光波導和光放大等優異性能，在光學領域的應用越來越廣泛。例如，對于有毒物或者污染物的檢測，通過光子晶體結構對其光學檢測信號進行放大，便能檢測出含量更低的待測物，從而提高光學信號檢測的應用性，而這一性能主要取決于光子晶體的光子帶隙特征，制備出具有完全光子帶隙的光子晶體將能提聞其性能。目前理論上提出構筑的橢球型光子晶體可能具有完全光子帶隙。這類光子晶體的制備方法很少，其中機械拉伸法和高能量離子照射法均為膠體構筑區變形法，對聚苯乙烯光子晶體進行原位機械拉伸或通過高能量的離子束對二氧化硅光子晶體進行輻照，最終形成橢球型光子晶體，但這兩種方法制備出的光子晶體，在制備過程中容易引起膜不一致的變形而破壞其周期性，所以其有序程度下降。中科院化學所的宋凱研究小組采用吹脹薄膜擠塑法制備出結構比較均勻的橢球型膠體晶體。他們先采用單分散PS微球構筑形成三維有序的膠體晶體，然后將其放置于布氏漏斗敞開的一面，并向漏斗中加入一定量濃度的聚乙烯醇，在室溫下凝固形成PS/PVA復合膜。將漏斗下端與增壓水泵相連，將膜完全浸在120°C的硅油浴中，用泵在最初平面膜上吹出一個氣泡，這個氣泡中的空氣導致一個均勻二維張力控制球變形，便形成橢球型光子晶體，該方法利用了 PS微球易變形的特征，但是該方法的影響因素比較多，操作難以控制。隨后，宋凱研究小組制備出了單分散性較好的磁性Y-Fe203/Si02橢球型膠體顆粒，利用外加磁場控制橢球型顆粒的軸向取向，通過垂直沉積自組裝法組裝得到橢球基元三維光子晶體，且有序性較高。該方法突破了組裝過程中橢球粒子無規則取向的不足，通過磁場控制得以解決，但是垂直沉積自組裝方法的周期較長，一般需要3~4天甚至一周的時間，且制備單位產物所需要的磁性Y_Fe203/Si02橢球型膠體顆粒的量較大，這導致了極大地增加了制備成本。于是，本專利技術提出一種新的組裝方法來提高生產效率，降低成本。本專利技術依然使用單分散性較好的磁性Y -Fe203/Si02橢球型膠體顆粒為構筑基元，采用磁場誘導氣-液界面組裝法來制備橢球型光子晶體，本專利技術的自組裝方法組裝時間短至廣2小時，溶劑揮發結束即可完成自組裝過程，同時制備單位產物相對于現有技術中的制備方法所需要的樣品量為1/10-1/20，同時本專利技術的設備簡單，極大地提高生產效率并且降低了生產成本。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是:現有技術中的橢球型光子晶體的制備方法中存在組裝周期長，樣品消耗量大，成本高的缺陷；本專利技術為了解決上述技術問題，提供了。，具體是按以下步驟完成的: (1)將基板分別用丙酮、甲醇和超純水進行超聲清洗15-20min，然后再用Vwtig:V雙氧水=2:1的食人魚洗液浸泡20-30min，最后放入40°C烘箱中烘干； (2)將兩塊磁鐵垂直固定在一個沒有磁性的平臺中，然后將基板放在兩塊磁鐵的中間保證基板與磁鐵垂直； (3)制備磁性Y-Fe203/Si02橢球型膠體顆粒，所述的膠體顆粒寬度為200-500nm，長寬比為1-1.8，標準偏差=10% ； (4)將制備好的磁性Y-Fe203/Si02橢球型膠體顆粒分散于乙醇溶劑中，配制成膠體顆粒溶液，其濃度為0.04-0.08g/ml ； (5)取50-100μ L膠體顆粒溶液，垂直滴加在置于兩塊磁鐵中間的基板的表面，待乙醇溶劑全部揮發，組裝結束。優選的，所述的基板為玻璃基板，尺寸為35 mmX 10 mmXlmm。優選的，所述 的磁鐵為釹鐵硼磁鐵，尺寸為50 mmX50 mmX 10mm。本專利技術使用單分散性較好的磁性Y_Fe203/Si02橢球型膠體顆粒為構筑基元，創新性地采用磁場誘導氣-液界面組裝法來制備橢球型光子晶體。本專利技術的自組裝方法組裝時間短至廣2小時，溶劑揮發結束即可完成自組裝過程，同時制備單位產物相對于現有技術中的制備方法所需要的樣品量為1/10-1/20，同時本專利技術的設備簡單，極大地提高生產效率并且降低了生產成本。【附圖說明】圖1為本專利技術中制備得到的橢球型光子晶體的掃描電鏡，放大2w倍； 圖2為本專利技術中制備得到的橢球型光子晶體的掃描電鏡，放大5w倍； 圖3為本專利技術中制備得到的橢球型光子晶體的掃描電鏡，放大IOw倍。【具體實施方式】下面結合附圖以及實施例對本專利技術做進一步詳細說明。參見說明書附圖1-3，由圖上可以清楚地看出，采用本專利技術的自組裝方法制備的橢球型光子晶體結構分布均勻，三維有序性非常高。實施例一: ，具體是按以下步驟完成的: (1)將尺寸為35mmX 10 mmX Imm的玻璃基板分別用丙酮、甲醇和超純水進行超聲清洗15-20min，然后再用Vwtig =Vw =2:1的食人魚洗液浸泡20min，最后放入40°C烘箱中烘干； (2)將尺寸為50mmX50 mmX IOmm兩塊釹鐵硼磁鐵垂直固定在一個沒有磁性的平臺中，然后將基板放在兩塊磁鐵的中間保證基板與磁鐵垂直； (3)制備磁性Y-Fe203/Si02橢球型膠體顆粒，所述的膠體顆粒寬度為200nm，長寬比為1.2，標準偏差蘭10% ； (4)將制備好的磁性Y-Fe203/Si02橢球型膠體顆粒分散于乙醇溶劑中，配制成膠體顆粒溶液，其濃度為0.04g/ml ； (5)取50μ L膠體顆粒溶液，垂直滴加在置于兩塊磁鐵中間的基板的表面，待乙醇溶劑全部揮發，組裝結束。實施例二: ，具體是按以下步驟完成的: (1)將尺寸為35mmX 10 mmX Imm的玻璃基板分別用丙酮、甲醇和超純水進行超聲清洗15-20min，然后再用Vwtig =Vw =2:1的食人魚洗液浸泡30min，最后放入40°C烘箱中烘干； (2)將尺寸為50mmX50 mmX IOmm兩塊釹鐵硼磁鐵垂直固定在一個沒有磁性的平臺中，然后將基板放在兩塊磁鐵的中間保證基板與磁鐵垂直； (3)制備磁性Y-Fe203/Si02橢球型膠體顆粒，所述的膠體顆粒寬度為500nm，長寬比為1.8，標準偏差蘭10% ； (4)將制備好的磁性Y-Fe203/Si02橢球型膠體顆粒分散于乙醇溶劑中，配制成膠體顆粒溶液，其濃度為0.08g/ml ； (5)取100μ L膠體顆粒溶液，垂直滴加在置于兩塊磁鐵中間的基板的表面，待乙醇溶劑全部揮發，組裝結束。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種橢球型光子晶體的自組裝制備方法，包括以下步驟：（1）將基板分別用丙酮、甲醇和超純水進行超聲清洗15?20min，然后再用V濃硫酸：V雙氧水=2:1的食人魚洗液浸泡20?30min，最后放入40℃烘箱中烘干；（2）將兩塊磁鐵垂直固定在一個沒有磁性的平臺中，然后將基板放在兩塊磁鐵的中間保證基板與磁鐵垂直；（3）制備磁性γ?Fe2O3/SiO2橢球型膠體顆粒，所述的膠體顆粒寬度為200?500nm，長寬比為1?1.8，標準偏差≦10%；（4）將制備好的磁性γ?Fe2O3/SiO2橢球型膠體顆粒分散于乙醇溶劑中，配制成膠體顆粒溶液，其濃度為0.04?0.08g/ml；（5）取50?100μL膠體顆粒溶液，垂直滴加在置于兩塊磁鐵中間的基板的表面，待乙醇溶劑全部揮發，組裝結束。

【技術特征摘要】
1.一種橢球型光子晶體的自組裝制備方法，包括以下步驟: (1)將基板分別用丙酮、甲醇和超純水進行超聲清洗15-20min，然后再用Vwtig:V雙氧水=2:1的食人魚洗液浸泡20-30min，最后放入40°C烘箱中烘干； (2)將兩塊磁鐵垂直固定在一個沒有磁性的平臺中，然后將基板放在兩塊磁鐵的中間保證基板與磁鐵垂直； (3)制備磁性Y-Fe203/Si02橢球型膠體顆粒，所述的膠體顆粒寬度為200-500nm，長寬比為1-1.8，標準偏差=10% ； (4)將制備好的磁性Y...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙九蓬，張鑫，李垚，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23