[发明专利]一种蛋白石结构二维光子晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于二维光子晶体薄膜的制备方法技术领域，具体是涉及一种蛋白石结构二维光子晶体的制备方法。

背景技术

光子晶体是一种在微米、亚微米等光波长的量级上折射率呈现周期性变化的介质材料。1987年，由E.Yablonovitch首先提出光子晶体的概念，从材料结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。高度有序蛋白石结构光子晶体，由于在光子材料、高密度磁存储材料，生物传感器等的广泛应用而受到研究者们的广泛关注。光子晶体的制备工艺非常困难，随着科技的发展，科学家们制备了各种各样的晶体结构，其中应用最多的是蛋白石结构。目前，组装二维蛋白石光子晶体的主要方法：旋涂法、垂直沉积法、提拉法等。而制备二维蛋白石结构光子晶体主要存在的问题是存在着大量的结构缺陷，比如：点缺陷，线缺陷等。

唐月锋等申请的中国专利CN200810019681.0请求保护的是一种可调均匀孔聚苯乙烯单层膜的制备方法，其中通过将单分散的聚苯乙烯微球通过提拉法，得到长程有序的单层膜。董启明等申请的中国专利CN201210347815.8请求保护的是一种胶体微球单层膜的自组装制备方法，该方法利用旋涂法得到单层膜后，然后再采用气液界面法排成密堆积的六方结构。但是上述方法存在的主要问题是需要大型仪器才能制备单层膜，制备方法复杂，制备成本高。李永军等申请的中国专利CN200810143328.3请求保护了一种大面积纳米微粒单层膜的制备方法，该方法通过依次加入水溶性有机物、非水溶性液态有机物以及水，将水溶性纳米粒子从胶体溶液中萃取出来，在水/非水溶性液态有机物界面上制备单层膜。该方法的缺点是使用的有机溶剂对环境会造成污染。

为了解决上述技术问题，本发明创新性地提出了直接在空气和水的界面制备蛋白石结构二维光子晶体单层薄膜，本发明的制备方法简单，制备成本低廉，对环境友好，并且可以制备出大面积的薄膜，可以有效的减少制备得到的薄膜的缺陷。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的上述技术问题而提供了一种蛋白石结构二维光子晶体的制备方法。

本发明的制备方法包括以下步骤：

（1）将胶体粒子分散在一定体积比的乙醇和水的混合溶液中，超声分散5~20分钟备用；

（2）取一培养皿，加入一定体积的去离子水，将洗涤干净的基片置于培养皿中，保持基片与水面成5°~90°的角度；将步骤（1）得到的混合溶液滴加在基片上，通过调节基片与水面的角度，使胶体粒子沿基片缓慢滑至空气与水的界面，在空气与水的界面滴加质量分数为1%~10%的表面活性剂十二烷基硫酸钠以调节界面的表面张力，使胶体粒子在空气与水的界面形成一层单层薄膜；

（3）另取一洗涤干净的基底，将单层薄膜从水面转移至基底上，室温干燥，得到高度有序的蛋白石结构二维光子晶体单层薄膜。

本发明的制备方法简单，制备成本低廉，对环境友好，并且可以制备出大面积的薄膜，可以有效的减少制备得到的薄膜的缺陷。

附图说明

图1为本发明制备蛋白石结构二维光子晶体单层薄膜的装置示意图；

图2为本发明制备的蛋白石结构二维光子晶体单层薄膜的SEM图；

图3为本发明制备的蛋白石结构二维光子晶体单层薄膜数码照片。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例一：

（1）将556nm聚苯乙烯微球离心，干燥。称取质量为1g微球，分散在15ml体积比为1：2的乙醇和水的混合溶液中，超声十分钟，混合均匀。

（2）加入10ml水于培养皿中，将硅片放入培养皿中，保持硅片与水面成30°角，滴加10ml 聚苯乙烯胶体粒子混合溶液在硅片上，使胶体粒子慢慢滑落至水面，在空气与水的界面滴加10ml表面活性剂十二烷基硫酸钠溶液，在水面形成聚苯乙烯单层薄膜。图1为制备聚苯乙烯单层薄膜的装置示意图。

（3）另取洗涤干净的硅基板，插入水中，然后缓慢提起，将单层薄膜附着在基板上，干燥，得到蛋白石结构聚苯乙烯单层薄膜，图2、图3分别为聚苯乙烯单层膜薄膜扫描电镜和数码照片。

实施例二：

（1）将600nm二氧化硅微球离心，干燥。称取质量为1g的微球，分散在10ml体积比为1：2的乙醇和水的混合溶液中，超声十分钟，混合均匀。