从胶体粒子到光子晶体:自组装及其新兴应用的进展( From colloidal particles to photonic crystals: advances in self-assembly and their emerging applications )

Z Cai Z Li S Ravaine M He Y Song Y Yin H Zheng J Teng A Zhang

近三十年来，光子晶体（photonic crystals,PhCs）因其在光学和光子学中的广泛应用而引起了人们的广泛关注。通常，这些结构可以通过“自上而下”的光刻或“自下而上”的自组装方法来制造。自组装技术以其成本低、制备工艺简单、易于放大、易于实现纳米级的复杂结构等优点引起了人们的广泛关注。自组装胶体晶体（CCs）在光子学、光学、光电子学、传感、能量收集、环境修复、颜料等诸多应用领域提供了前所未有的机遇,是PhCs的良好候选材料。高质量CCs的产生及其大面积的大规模制造是实际应用的关键限制因素。本文综述了制备大面积高质量CCs和具有独特对称性CCs的胶体粒子自组装技术的最新进展。本综述的第一部分总结了制备过程中常见的缺陷类型及其对合成CCS光学性能的影响。接着，讨论了裂纹/缺陷的形成机理，并描述了一系列制造大面积无裂纹/缺陷二维和三维CCs的通用方法。同时，我们也阐明了这些制备高质量CCS的先进方法的优点和局限性。讨论了具有完全光子带隙能力的CCs（如立方金刚石和焦绿石结构的CCs）的自组装路线和制备成果。然后介绍了先进的自组装方法在大面积、高质量CCs和独特的光子结构方面的应用。最后，我们展望了未来完美CCs的制备方法，并重点介绍了它们在实际应用中的应用。

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