[发明专利]用于动态颜色展示的光子晶体的静电排列和表面组装的系统和方法

说明书

公开了用于动态颜色展示的光子晶体的静电排列和表面组装的系统和方法。所述方法包括：将多个光子晶体链分散到溶液中；将所述多个光子晶体链的溶液置于容器中；以及通过在所述容器的表面上的局部电荷累积来组装和排列所述溶液中的所述多个光子晶体链以展示颜色。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年2月18日提交的美国临时申请62/807,000的权益，所述临时申请以引用的方式整体结合到本文中。

技术领域

本公开总体上涉及一种用于动态颜色展示的光子晶体的静电排列和表面组装的方法和系统。

背景技术

光子晶体是一类具有结构颜色特性并且当几何排列和取向时展示不同颜色的材料。通常，球形颗粒的自组装层形成三维(3D)结构，其衍射光以展示颜色。由于光子晶体产生颜色的机制，光子晶体固有地是角度依赖性的，因此重要的是控制光子晶体的结构和几何形状。

控制光子晶体的展示颜色已经以两种方式完成。第一种且最常见的方法是改变颗粒或空隙的尺寸，这是衍射的原因。这通常通过操纵光子晶体的化学环境使得晶体膨胀或收缩并因此展示各种颜色来证明。这种机制的应用通常属于广泛类别的化学传感器。尽管化学感测是重要的，但是由于光子晶体的相同化学敏感性，所述机制具有有限的适用性。

控制光子晶体几何形状的最新进展集中在使用远程能量(比如磁场)来布置和操纵光子晶体结构。在不改变化学环境的情况下操纵光子晶体的颜色的能力扩大了可以使用光子晶体的应用的范围。

用磁场操纵材料是远程控制的一个实例，但是在按比例缩小的装置(比如微型装置)上实现有效磁控制的基础设施在范围上是有限的。然而，与磁场相比，电场已经被更充分地开发，其为新的基于电荷的技术提供更多的基础设施支持。

电泳沉积是用于将带电材料沉积到带相反电荷的表面上的常用方法。电泳沉积主要涉及材料在基底上的简单沉积，尽管已经显示各向异性材料(比如纳米棒)可以具有有序的沉积概况并且由于颗粒上的电偶极子而排列到表面上。这种有序已经使用半导电CdSe纳米棒证实，并进一步应用到半导体应用(比如薄膜激光器)。但是，这种技术还没有应用到光子晶体材料或与光子晶体材料一起使用。

迄今为止，光子晶体被宣传用作下一代可调颜色和颜料，但只是用于在工业中具有有限用途的化学、压力和磁场传感器。磁场控制已经能够远程操纵光子晶体。然而，为了扩展磁操纵的适用性，还必须发展支持磁应用所需的工程基础设施。控制光子晶体结构及其几何形状的另外方法对于利用其独特颜色展示特性并在工业和消费品的更广泛应用范围内使用它们是重要的。许多工业已经围绕电和电场而发展。通过产生可以被电操纵的光子晶体，光子晶体可以适应现有的工业基础设施，以更好地支持光子晶体在一系列更广泛的应用中的使用。

发明内容

考虑到上述问题，将期望具有一种用于动态颜色展示的光子晶体的静电排列和表面组装的系统和方法。

公开了一种用于动态颜色展示的光子晶体的静电排列和表面组装的方法，所述方法包括：将多个光子晶体链分散到溶液中；将所述多个光子晶体链的所述溶液置于容器(即，容纳(contain)或收纳(hold)包含多个光子晶体链的所述溶液的设备、装置、设施等)中；以及通过在所述容器的表面上的局部电荷累积来组装和排列所述溶液中的所述多个光子晶体链以展示颜色。

公开了一种用于动态颜色展示的系统，所述系统包括：分散到溶液中的多个光子晶体链；容器，所述容器容纳在所述溶液中的所述多个光子晶体链；并且其中当局部电荷累积被置于或位于所述容器的表面上或其附近时，在所述溶液中的所述多个光子晶体链组装并排列，展示颜色。

应当理解，前面的一般描述和下面的具体实施方式都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明