反蛋白石结构材料的制备与应用

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孔径梯度变化的聚苯乙烯多孔薄膜的制备

第22卷第12期2010年12月强激光与粒子束H I G H PO W E R L A SE R A N D PA R TI C I。

E B EA M SV01．22，N o．12D ec．，2010文章编号：1001—4322(2010)12—2897—04孔径梯度变化的聚苯乙烯多孑L薄膜的制备。

严鸿维，张林，李波，尹强(中国工程物理研究院激光聚变研究中心。

四川绵阳621900)摘要：为了对聚合物多孔材料的微观孔结构进行控制。

利用垂直沉积技术，制备了蛋白石结构和多层异质结构的Si O。

胶体晶体，并通过模板导向前驱物填充手段，获得了反蛋白石结构和孔径梯度变化的聚苯乙烯多孔薄膜。

扫描电镜分析表明。

聚苯乙烯多孑L结构精确复制了原始模板的反结构。

光学透射谱显示，填充聚苯乙烯后复合蛋白石光子禁带位置相对原始模板发生红移，除去模板后，光子禁带位置发生蓝移。

根据布拉格衍射方程，计算出胶体晶体模板空隙的填充分数。

关键词：胶体晶体；异质结构；聚苯乙烯；孔径梯度中图分类号：T B34；0648文献标志码：A doi：l O．3788／H P L PB20102212．2897低密度聚合物多孔材料在惯性约束聚变(I C F)实验研究中具有极大的使用价值，如用作吸附液态氘氚燃料、多壳层靶的填充支撑材料及爆推靶的缓冲材料，用于X光透过转换的研究等[1‘3]。

而低密度泡沫材料还可以作为电磁内爆(Z—pi nc h)靶动力学黑腔的填充材料，但多孔材料密度和微观结构的不均匀性将对I C F和Z—pi nch物理实验产生负面影响。

近年来发展的胶体晶体模板导向合成法，在孔径分布和微观结构控制上具有独特的优势，可以控制多孔材料的组分、孔尺寸和形状、孔壁构造和厚度、骨架形状等n。

8]，成为材料研究的热点。

当光入射在孔径梯度变化的多孔薄膜上时，会产生多重散射效应[9]，如将梯度孔结构用于I CF实验中，有望增强薄膜与激光的相互作用。

本文利用垂直沉积法，制备了蛋白石结构和多层异质结构的Si O：胶体晶体，并利用模板法，通过热聚合手段制备了聚苯乙烯反蛋白石结构和孑L径梯度变化的多孑L薄膜。

不同材料的光子晶体异质结构

0.4 mol/L 硫酸铜 Cu+ 3mol/L 乳酸 NaOH调节PH=9
Cu2O
Cu2++e → Cu+ Cu++e → Cu Cu++20H- → Cu20+H2O
(1) (2) (3)
单层反蛋白石晶体- Cu2O
不同放大倍数下Cu2O反蛋白石结构的扫描电镜照片，模板的粒径大小为370nm
1.1 相关概念介绍
光子晶体是一种介电常数随空间周期性变化的新型光学微结构材料。异质结是指两种不同的半导体相接触所形成的界面区域。
不同周期结构的光子晶体组成的异质结叫做光子晶体异质结。
1.2 研究背景
光子晶体完全依靠自身结构就可实现带阻滤波，且结构比较简单，在微波电路、微波天线等方面均具有广阔的应用前景。所以从事光子晶体的研究具有重要的意义。
• 2.3单层反蛋白石晶体的制备及其特性分析-TiO2
单层反蛋白石晶体-ZnO
用电化学沉积法制备ZnO反蛋白石结构
ZnO反蛋白石结构的光学照片，使用模板为370nm
单层反蛋白石晶体-ZnO
不同放大倍数下ZnO反蛋白石结构的扫描电镜照片
单层反蛋白石晶体-ZnO
Zn.u.)
由上图可知，氧化亚铜反蛋白石的沉积结果与时间有关，沉积时间越长，模板上沉积的反蛋白石越厚。
单层反蛋白石晶体-TiO2
以有机钛盐为原料，在有机介质中进行水解、缩合反应，使溶液经过溶胶―凝胶化过程，得到凝胶，凝胶经加热(或冷冻)干燥、高温处理，得到成品。
单层反蛋白石晶体-TiO2
TiO2反蛋白石结构的光学照片，使用模板大小分别为 325nm；415nm
1.3 研究现状

二氧化硅模板反蛋白石结构

二氧化硅模板反蛋白石结构
二氧化硅模板反蛋白石结构是一种利用二氧化硅（SiO2）作为模板材料制备出的具有特定孔隙结构的材料。

反蛋白石结构是一种特殊的大孔结构，其特点是具有有序的、周期性的孔隙排列，类似于天然蛋白石的结构，但是孔隙的排列是相反的，因此得名“反蛋白石”。

在制备反蛋白石结构的过程中，二氧化硅模板起着至关重要的作用。

通常，模板材料需要具备一定的机械强度、热稳定性和化学稳定性，以确保在后续的制备过程中能够保持结构的稳定性。

二氧化硅模板通常是通过溶胶凝胶法制备而成，这种方法可以精确控制模板的形状和尺寸。

制备反蛋白石结构的基本步骤通常包括：
1.模板制备：通过溶胶凝胶法或其他合适的方法制备出具有特定形状和尺寸的二氧化硅模板。

2.模板处理：对模板进行表面处理，如涂覆一层或多层特定的材料，以形成反蛋白石结构的基本框架。

3.煅烧和去除模板：将处理过的模板进行煅烧，以去除模板材料，留下具有反蛋白石结构的孔隙。

4.后处理：对煅烧后的材料进行酸处理或其他化学处理，以去除残留的模板材料，并调整孔隙结构。

5.功能化：根据需要，对反蛋白石结构进行功能化处理，
如涂覆催化剂、金属纳米颗粒等，以赋予材料特定的功能。

反蛋白石结构因其独特的孔隙结构和较大的比表面积，被广泛应用于催化剂载体、吸附材料、传感器、光电化学电池等领域。

通过调整模板的形状和尺寸，可以实现对反蛋白石结构孔隙的精确控制，从而优化材料的性能。

光子晶体论文

光子晶体摘要：光子晶体是指具有光子带隙的周期性介电结构材料，按其空间分布分为一维、二维、三维光子晶体，一维光于晶体已得到实际应用，三维光于晶体仍处于实验室实验阶段，由于其优良的性能，未来光子晶体材料必将得到大力开发，应用前景更广泛。

本文简要的论述了光子晶体的原理，理论研究，材料制备以及相关的应用。

光子晶体材料是本世纪最具潜力的材料之一，至从上世间八十年代后期提出这一概念后。

光于材料的研究和应用得到了很太的发展，目前在光纤和半导体激光器中已得到应用，本文就光子材料的基本概念和研究现状综合评述并对其未来发展趋势作出相应预测。

关键字：光子晶体;材料制备;前景应用Hotonic crystalAbstract:photonic crystal is a photonic band gap in periodic dielectric structure material, according to their spatial distribution is divided into one-dimensional, two-dimensional, three-dimensional photonic crystal, one-dimensional light in crystals have been obtained the practical application, 3D light in the crystal is still in the laboratory stage, because of its excellent performance, future photonic crystal material bound to get development, application is more extensive. This paper briefly discusses the principle of photonic crystal, theoretical research, preparation and application. Photonic crystal material is the most potential of one of the materials, to the world in the late eighty put forward this concept. Light in materials research and application has been great development, present in the fiber and semiconductor lasers have been applied, the photonic materials the basic concepts and research status are summarized and the future development trends to make the corresponding prediction.Keywords: photonic crystal material preparation and its application prospect光子晶体的原理1、什么是光子晶体光子晶体是指具有光子带隙的周期性介电结构材料，所谓光子带隙是由于介电常数不同的材料在空间周期性排列导致介电常数的空间周期性，使得光折射率产生周期性分布，光在其中传播时产生能带结构，在带隙中的光子频率被禁止传播，因此称光子禁带，具有光子禁带特征的材料称光子晶体。

高灵敏比色检测药物分子四环素的分子印迹凝胶光子晶体膜

高灵敏比色检测药物分子四环素的分子印迹凝胶光子晶体膜秦立彦;施冬健;陈明清;刘士荣【摘要】在过去几十年中,大量分子被研究作为模板应用于分子印迹技术从而实现分离、催化、药物输送等,然而其中对于大分子的研究仍是较少的.近年来,研究者将分子印迹技术与凝胶光子晶体结合所得分子印迹凝胶光子晶体(MIPC)方法已成为一种新型大分子检测手段,其印迹位点多少与三维孔道结构完整性是影响响应性的两个关键因素,因而选择合适的单体与适当的胶体晶体制备方法至关重要.采用一种新的功能单体衣康酸,单分子中具有两个活性羧基基团,可同时与印迹分子结合形成特异性印迹位点,同时借助"三明治"结构控制前驱液的填充有效制备反蛋白石结构,得到可无标记比色检测四环素的分子印迹凝胶光子晶体膜.以未添加印迹分子的非印迹薄膜作为对照,将洗脱胶晶模板与印迹分子的薄膜及对照薄膜分别浸入四环素检测液中,当四环素浓度由10-9～10-4 mol/L变化时,印迹薄膜的Bragg衍射峰位移达到111 nm,其宏观颜色由紫色变为黄绿色,颜色变化可由肉眼明显识别,从而实现半定量快速检测,而无印迹薄膜在相同浓度变化时Bragg衍射峰仅发生微小变化,宏观颜色变化不明显.相较于传统检测手段耗时、费力、仪器操作复杂等问题,采用分子印迹凝胶光子晶体方法灵敏、快速、操作简便,为药物分子检测提供了新的思路,有望应用于临床和食品快速检测.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2018(049)007【总页数】6页(P7138-7143)【关键词】光子晶体;比色检测;四环素;分子印迹;反蛋白石【作者】秦立彦;施冬健;陈明清;刘士荣【作者单位】江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡 214000;江南大学合成与生物胶体教育部重点实验室,江苏无锡 214000;;【正文语种】中文【中图分类】O6480 引言四环素作为一种广谱类抗生素，广泛应用于养殖业，常被用作促进动物生长的饲料添加剂和延长牛奶新鲜度的食品添加剂，并长期存在滥用四环素类抗生素的状况，其残留物可能积聚在动物性产品(如牛奶，肉，奶酪，蜂蜜和鸡蛋)中，长期摄入四环素残留超标的食品会对人类健康造成一定的威胁(如日光过敏，红斑狼疮和溶血性贫血等)[1-2]，许多国家及国际组织已规定了食品中四环素最大残留限值以确保食品的安全。

仿生结构及其功能材料

仿生结构及其功能材料【摘要】种类繁多的生物界经过45亿年长期的进化其结构与功能已达到近乎完美的程度，实现了结构与功能的统一。

近年来，仿生结构及其功能材料受到越来越多的关注。

本文介绍了光子晶体材料、仿生空心结构材料、仿生离子通道、仿蜘蛛丝超韧纤维、仿生特殊浸润性表面、仿生高强超韧复合材料及仿骨材料、仿生高黏附材料及其他仿生材料的研究现状，并概要展望了其发展趋势。

【关键词】仿生合成，结构材料，功能材料1. 引言自然界中的动植物经过45亿年物竞天择的优化，其结构与功能已达到近乎完美的程度[1]。

自古以来，自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。

在古代，我们的祖先“见飞蓬转而知为车”，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子，做有装成轮子的车；受草叶的齿形边缘的启发发明了锯；受蜘蛛网的启发发明了渔网，等等。

近代，人们模仿鸟类飞行制造出飞机；模仿昆虫的单、复眼发明了复眼照相机；模仿蝙蝠回声定位发明了雷达；受响尾蛇的启发而发明红外线探测器；受海豚本能的启示而研究声纳；根据青蛙眼睛的特殊构造研制了电子蛙眼，用于监视飞机的起落和跟踪人造卫星；通过对萤火虫和海蝇的发光原理的研究，获得了化学能转化为光能的新方法，从而研制出化学荧光灯等等。

一九六Ο年秋，在美国俄亥俄州召开了第一次仿生学讨论会，成为仿生学的正式诞生之日。

仿生学一词是由美国斯梯尔(Jack Ellwood Steele)根据拉丁文“bion”(生命方式的意思)和字尾“ic”(“具有……的性质”的意思)构成的。

1963年我国将“Bionics”译为“仿生学”。

它是研究生物系统的结构、性质、原理、行为以及相互作用，从而为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学。

简言之，仿生学就是模仿生物的科学。

仿生学是在生物学、数学和工程技术学相互渗透而结合成的一门新兴科学。

随着化学、材料学、分子生物学、系统生物学以及纳米技术的发展，仿生学向微纳结构和微纳系统方向发展将是仿生学前沿的一个重要分支。

三维有序大孔(3DOM)材料的制备与应用

三维有序大孔(3DOM)材料的制备与应用赵艳鹏;樊惠玲;杨晓旸;薛飞;董先彬;梁丽彤;上官炬【摘要】三维有序大孔(3DOM)材料具有孔径均一、排列有序和孔间贯通的独特结构,近年引起广泛关注.介绍了采用胶晶模板法制备3DOM材料的方法,综述了3DOM材料在电极材料、电化学生物传感器、光子晶体和催化化工等领域的研究应用,指出3DOM结构在金属氧化物脱硫领域的巨大优势.%Three-dimensionally ordered macroporous(3D0M) materials have attracted much attention because of their properties of uniform macropores, ordered arrangement, thorough channels in recent years. The preparation of 3 DOM materials by using the colloidal crystal templating method was introduced. The research on the application of 3 DOM in the fields of electrode materials, electrochemical biosensors, photonic crystals and catalytic chemistry were also summarized. The great advantage of 3DOM structure in the sorbent for desulfurization was pointed out.【期刊名称】《工业催化》【年(卷),期】2012(020)008【总页数】5页(P1-5)【关键词】催化化学;三维有序大孔;胶晶模板法;合成方法【作者】赵艳鹏;樊惠玲;杨晓旸;薛飞;董先彬;梁丽彤;上官炬【作者单位】太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TQ426.65;O643.36三维有序大孔(3DOM)材料，是一类孔径大于50 nm的新型大孔材料，具有大孔孔径均一、孔道排列整齐有序和大孔之间有小窗口连通的独特结构，构成内部交联的三维大孔网络，因而具有高的比表面积和大的孔体积。

光子晶体水凝胶传感器的研究进展

光子晶体水凝胶传感器的研究进展光子晶体水凝胶传感器在一定外界条件刺激下，其水凝胶体系会发生膨胀或收缩，进而引起光子晶体的光子带隙改变而产生响应。

本文主要对光子晶体水凝胶传感器的原理及应用现状进行了综述，并提出了展望。

标签：光子晶体；水凝胶；传感器1 前言光子晶体是由2种或2种以上具有不同介电常数（折射率）的材料在空间按照一定的周期顺序排列所形成的具有有序结构的材料。

电磁波在这种材料中传播时会受到由电介质构成的周期势场的调制，从而形成类似于半导体能带结构的光子能带。

光子能带之间如果没有重叠，就会形成光子带隙。

频率落在带隙中的光子无法在光子晶体中传播，所以光子晶体又被称为光子禁带材料[1，2]。

按光子晶体折射率变化的周期性，可将其分为一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体，见图1。

一维光子晶体是指在一个方向上具有光子带隙的材料，图1-A是简单的一维光子晶体结构，它是由2种介质交替叠层而成的。

在二维方向上具有光子带隙的材料叫二维光子晶体。

典型的二维光子晶体结构（如图1-B）是由许多二维介质棒平行而均匀地排列而成。

三维光子晶体是指在全方位上都有光子带隙的材料（如图1-C），落在带隙中的光，在任何方向上都被禁止传播[3]。

光子晶体会产生特征性的Bragg衍射，衍射峰的波长表达式为：kλ=2d（neff2-sin2θ）1/2，其中k 为衍射级数，neff为光子晶体的平均折射率，θ为光线入射的角度（如图1-D）。

由表达式可知，Bragg 衍射峰的波长取决于材料平均折射率neff和晶格参数d。

通过改变晶格参数调节光子禁带结构从而使Bragg衍射峰发生位移的主要是一些柔性的胶体光子晶体[4]，如水凝胶包埋的胶体光子晶体，填充有弹性体的胶体光子晶体等。

其中将水凝胶与光子晶体结合在一起制备出具有自表达特性的光子晶体水凝胶传感器已成为研究的热点。

凝胶是指含大量溶剂的三维网状结构的高分子聚合物。

其网络结构一般由大分子主链及含有亲水基团和疏水基团的侧链构成[5]。

反蛋白石结构光子晶体及其应用的研究

反蛋白石结构光子晶体及其应用的研究∗单晶;谭天亚;张春玉;步秋雨;韩亚洲;季亚楠;张帆;梅勇;徐攀峰;王绩伟【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2016(030)005【摘要】反蛋白石结构光子晶体因具有完全光子带隙、制备材料广泛、特殊的周期结构、大的比表面积和连通的孔洞结构，近年来在自发辐射的调制、提高光催化反应速率和染料敏化太阳能电池反应速率等领域成为研究热点之一，并且在光、电、催化、传感、显示、检测等领域有着巨大的应用价值。

介绍了反蛋白石结构光子晶体的基本概念及制备方法，阐述了反蛋白石结构在材料自发辐射的调制、能量传递的调制、促进物理化学反应、外界环境响应材料等方面的作用及其应用。

【总页数】6页(P12-16,22)【作者】单晶;谭天亚;张春玉;步秋雨;韩亚洲;季亚楠;张帆;梅勇;徐攀峰;王绩伟【作者单位】辽宁大学物理学院，沈阳 110036;辽宁大学物理学院，沈阳 110036;辽宁大学物理学院，沈阳 110036;辽宁大学物理学院，沈阳 110036;辽宁大学物理学院，沈阳 110036;辽宁大学物理学院，沈阳 110036;辽宁大学物理学院，沈阳 110036;辽宁大学物理学院，沈阳 110036;辽宁大学物理学院，沈阳 110036;辽宁大学物理学院，沈阳 110036【正文语种】中文【中图分类】O734【相关文献】1.反蛋白石结构光子晶体材料中光传输的仿真研究 [J], 徐键;赵文娟;方刚;徐清波2.蛋白石、反蛋白石结构光子晶体的制备进展 [J], 王金权;吴媛媛;冀晓媛;纪立军;张明;陈小兵3.高灵敏比色检测Cu2+的反蛋白石结构光子晶体水凝胶膜 [J], 刘士荣;秦立彦;张晓栋;陈明清4.反蛋白石结构硫化锑光子晶体的制备 [J], 程显中;李志鑫;朱云;刘绍宏5.官能化反蛋白石结构光子晶体的构筑及对肝素的检测 [J], 徐娜;刘众虎;兰承武;尹建行;程凯旋;孟磊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

光子晶体的一些制备方法

精密机械加工法，半导体微纳米制造法，胶体晶体自组装法，反蛋白石结构法，液晶全息法。

制作三维光子晶体的方法最简单的是层层堆积法即把许多片状的二维周期性结构叠加成三维光子晶体基本组成单元是一维介电柱。

这种方法是E.Ozbay等人提出来的。

这种结构被称为“木柴垛结构” 像堆积木一样先堆好一层再按一定规则堆第二层依次堆下去最后得到一定结构的三维光子晶体。

其中每一层的一维介质柱都平行排列相互间距为a;第二层介质柱与第一层介质柱夹角为90;单数层的排列是一样的双数层的排列是一样的但是第三层与第一层位移差了a/2;第四层和第二层也也位移了a/2;第五层与第一层继续重复。

实验上第一次用氧化铝做出了这种结构光子带隙在12-14GHz波段。

这种三维光子晶体是具有面心四面对称性的全方位光子带隙其相邻两层有60到90度的角度变化。

可以用离子束刻蚀、分子束外延以及气相沉积等手段来实现。

原则上这种层层堆积方法来制造三维光子晶体很可行但是这种方法制作也有它的缺点工艺繁琐所以不适用大规模生产成本也很高。

当光子晶体结构的周期降到亚微米后会受到现有半导体工艺技术的限制所以用这种制备法来制作光学波段的三维光子晶体挑战还是很大的。

激光全息干涉法是利用了激光在光阻掩模板上刻蚀的方法。

它是利用多光栅光束同步激光在空间产生很好的周期性周期长度可以调节。

这种方法刻蚀面积大能产生三维的空间周期结构。

Berger等首次应用三个光栅的激光在硅片上形成了二维的六角周期结构光子晶体。

I.B.Divliansky应用激光干涉法制备出三维光子晶体。

2001年Kondo 等人研制出制作光子晶体的一套适合多束激光脉冲干涉的光学装置该装置可随意地改变干涉光束数而制做出一、二、三维光子晶体。

总之利用多束激光干涉法很容易制备大面积且具有一定厚度的三维光子晶体这是其他方法不容易做到的。

这样可以使周期性干涉图样和相干激光的波长在数量级保持一致同时改变激光光束的传播方向、偏振和数量使三维形状的尺寸和结构发生变化从而得到各不同的对称结构。

含负折射率材料一维光子晶体的色散关系

目录一.引言 (1)1.1光子晶体的研究进展 (1)1.1.1理论基础 (2)1.1.2 制备方法 (3)1.1.3 前景展望 (5)1.2.负折射材料的研究进展 (5)二. 理论推导 (6)2.１光脉冲在传统一维光子晶体中的传播 (8)2.2光脉冲在含负折射率一维光子晶体中的传播 (11)三. 数值模拟 (15)结论 (18)致谢语 (18)参考文献 (19)08届物理学（师范）专业毕业设计（论文）含负折射率材料一维光子晶体的色散关系摘要概述光子晶体的特性、发展历程、理论基础及其潜在的应用等，特别介绍了光子晶体的制备方法。

从麦克斯韦方程出发，利用边界条件推导出了传统一维光子晶体与含负折射率材料的一维光子晶体色散关系，以及应用传输矩阵方法计算光脉冲在含负折射率材料的一维光子晶体中传播时的反射光谱和透射谱。

关键词光子晶体光子禁带制备方法自组装法一.引言1.1 光子晶体的研究进展光子晶体（Photonic Crystal,简称PC）是指介电常量（或折射率）呈周期性变化的一类物质，通常具有能带结构，因此也称为光子禁带材料（Photonic Band Gap Materials）。

因其具有光子局域、抑制自发辐射等特性[1，2]，故光子晶体被认为是控制光子的光半导体。

1987年，E.Yablonovitch[3]和S.Joho[4]在研究抑制自发辐射和光子局域时分别提出了光子晶体这一新概念。

1990年，Ho K.M. [5]等人从理论上计算了一种三维金刚石结构光子晶体的色散关系，并由此预测三维金刚石结构中存在光子禁带。

1991年，Yablonovitch[6]在实验室中采用人工制造出了第一块被认为具有完全禁带的三维光子晶体。

目前，光子晶体的理论研究相对比较完善了，制备研究也取得了长足的进展，从最初的毫米波段到微米、远红外、红外、甚至可见光波段。

通常，光子晶体可划分为一维（1D）、二维（2D）、三维（3D）三种。

反蛋白石

反蛋白石结构反蛋白石结构(inverse opal)代表了一大类可望实现完全光子带隙的结构，这种结构只要填充材料的折射率跟周边的介质（例如空气）的比值达到一定的数值时，其周期对称的结构将出现完全光子带隙。

它以SiO2，PS，PMMA等蛋白石为模板，在其空隙中填充高折射率的材料或其前体材料，填充完毕待材料在空隙间矿化后，通过锻烧、化学腐蚀、溶剂溶解等方法除去初始的SiO2或聚合物模板。

原有的模板除去后得到规则排列的球形的空气孔，空气的折射率接近1，要求填充材料有高的折射率(如2.8)和所在波长的光学透明。

光子晶体的带隙越宽，其性能越好。

一般而言，光子禁带会受到晶体的晶格结构及两种介质的填充率、介电常数比的影响。

对于晶格结构，完全禁带更容易出现在具有近球形第一布里渊区的结构中，因此二维六角结构和三维面心结构能得到较大的带隙。

周期排列的两种介质的介电常数差越大，布拉格散射越强烈，就越有可能出现光子禁带。

由已有的研究得知，降低光子晶体的对称性，可以增大光子晶体的带隙。

球形构成的fcc结构具有很高的对称性，对称性引起的能级简并使它难于产生完全禁带。

为了消除对称性，在fcc结构的晶胞内引入两个球形粒子构成diamond结构，能产生很宽的完全禁带。

woodpile结构具有面心四方对称性，它可以看成是fcc结构沿垂直方向伸长后的结构。

通过理论计算发现，fcc结构由于高对称性引起的能级简并，除了在背景材料为高介电材料、空气小球密堆积排列时能产生完全禁带，其他情况下不产生完全禁带。

diamond结构实际上是基于双球结构的fcc结构，相比fcc结构，它的对称性明显降低，更容易产生完全禁带。

在高介电材料中钻孔形成的diamond结构比由介质小球在空气中堆积形成的diamond结构更容易产生完全禁带，且禁带宽度和最大带隙率也都非常理想。

woodpile结构是由层层叠加法制作出来的，虽然制作工艺比较复杂，但产生的禁带宽度和最大带隙率都比较理想，相比diamond结构，填充率的调节范围更宽，这给实验制备的精度要求带来了方便。

反蛋白石结构

反蛋白石结构是指某些结构是由三层不同的蛋白质或者说分子组成，并且它们之间呈现出不同的空间结构关系。

在反蛋白石结构中，位于第二层和第三层的蛋白质之间有着特定的空间结构关系。

反蛋白石结构比较容易形成，当细胞外液渗入细胞后，不会影响其正常功能，但如果细胞外液大量流入时，蛋白质复合物[gPARAGRAPH3]会从膜的外侧向内侧运动。

当其浓度降低到一定程度时，会在此处形成新的蛋白质复合物，而其周围的蛋白质复合物则开始形成反蛋白石结构。

此外，另一个重要特征就是反蛋白石的化学稳定性。

有人认为，反蛋白石结构的形成是膜泡运动、盐类排出过程及生物大分子本身的变形等因素共同作用的结果，其蛋白质相对富集于蛋白质的亚基上，并能有效地与外来水相隔离，使得其具有很强的抗盐能力。

(二)：我们先来了解一下反蛋白石结构的形成原理：(一)：我们所学的反蛋白石结构中，最基本的构件是蛋白质分子，其次还有水分子和其他非蛋白质物质。

其中，水分子位于蛋白质亚基之间。

水分子和蛋白质亚基结合形成蛋白质复合物，当水分子从膜泡的水溶液进入细胞内，也会和蛋白质亚基之间发生反应。

在第一步，水分子通过蛋白质亚基结合，与其发生反应。

第二步，水分子将与蛋白质亚基反应形成的复合物包裹在自己外面，从而形成蛋白质复合物。

由于水分子在蛋白质亚基的外面，可以防止蛋白质亚基和水溶液发生反应，所以，蛋白质亚基与水分子结合是最稳定的。

因此，形成的反蛋白石结构化学性质稳定。

我们可以想象出，在结构中第二层和第三层的蛋白质之间有着特定的空间结构关系，因此，可以让两个不同的空间结构发生碰撞，形成反蛋白石结构。

反蛋白石结构比较容易形成，当细胞外液渗入细胞后，不会影响其正常功能，但如果细胞外液大量流入时，蛋白质复合物Clubs会从膜的外侧向内侧运动。

当其浓度降低到一定程度时，会在此处形成新的蛋白质复合物，而其周围的蛋白质复合物则开始形成反蛋白石结构。

此外，另一个重要特征就是反蛋白石的化学稳定性。

蛋白石及反蛋白石结构光子晶体_王振领

蛋白石及反蛋白石结构光子晶体王振领　林　君*(中国科学院长春应用化学研究所稀土化学与物理重点实验室　长春　130022)王振领　男,30岁,博士生,现从事溶胶-凝胶及发光的研究。

　*联系人,E-mail :jlin @2003-12-23收稿,2004-02-20接受摘　要　光子晶体是由不同介电常数的材料构成的一种空间周期性结构,它能够在特定方向上禁阻、控制和操纵光子的运动。

目前,已制备的光子晶体具有几种不同的结构类型,本文主要综述了蛋白石、反蛋白石结构光子晶体的制备方法及其光子带隙的影响因素。

关键词　蛋白石　反蛋白石　光子晶体　光子带隙Opal and Inverse Opal Photonic CrystalsWa ng Zhenling ,Lin Jun *(Key La bo ra tor y o f Rar e Ea rth Chemist ry a nd Phy sics,Cha ng chun Institute o f Applied Chemist ry ,Chinese Academy of Sciences ,Cha ng chun 130022,China )Abstract Pho to nic c ry sta l is a spatia lly periodic structure fa bricated f ro m mate rials havingdiffere nt dielectric co nsta nts.It pr ovides a co nv enient and pow er ful to ol to co nfine,co ntro l,andmanipula te pho tons in special dimensio n of space.Photo nic cry sta ls w ith sev eral differ ent structureshav e bee n pr epa red at present.In this paper the me tho ds for the pr epa ration o f o pal a nd inv erse o pa l pho to nic cr ystals and effects o n its pho tonic band g ap a re r ev iew ed briefly .Key words　O pal ,Inv er se opal ,Pho tonic cr ystals ,Pho tonic band g ap 1987年,Yablonovit [1]和John [2]分别提出了光子晶体(PC),即具有光子带隙的周期性电介质结构的概念。