单分散高分子微球的制备及其自组装光子晶体结构色
沉淀聚合制备单分散高分子微球及其自组装
沉淀聚合制备单分散高分子微球及其自组装单分散聚合物微球及其组装形成的组合粒子在许多领域具有重要的应用价值。
传统的制备单分散聚合物微球的方法都需要在聚合过程中加入表面活性剂或稳定剂,导致聚合体系的组分更复杂,产物纯度降低。
上世纪90年代发展起来的沉淀聚合技术因聚合过程中无需加入表面活性剂和稳定剂使单分散微球的研究获得突破性进展。
然而,迄今为止沉淀聚合制备单分散微球的相关研究仍普遍存在溶剂毒性高、微球产率低等问题。
针对这一问题,本工作以低毒性溶剂乙醇及其与水的混合物作反应介质,探讨了获得高产率单分散微球的新途径,并在此基础上使用一种简单的微球自组装方法—液滴模板法制备了高尔夫球型的组合粒子。
以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)作交联剂,苯乙烯(St)作共聚单体,偶氮二异丁腈(AIBN)作引发剂,分别在乙醇和乙醇-水混合溶剂中沉淀聚合反应4h制备了单分散交联微球。
实验发现,当TMPTA用量保持在10 wt%~60 wt%之间时,反应能够制得单分散微球。
通过提高交联剂用量、引发剂用量和改变反应介质中水的用量探讨了提高单体转化率的方法。
结果表明,提高引发剂用量和增加溶剂中水的用量都能有效提高单体转化率并制得粒径分布较窄的微球。
保持其它条件不变,在乙醇中使用2 wt% AIBN仅能得到79%的单体转化率,提高AIBN用量至6 wt%或在介质中增加水的用量至28 vol%,单体转化率可以达到95%以上。
使用三至五官能度的交联剂,包括季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETRA)和双季戊四醇五丙烯酸酯(DPHA)与St在乙醇及其与水的混合物中反应8h制备了单分散聚合物微球。
研究发现,制得单分散微球所需PETA、PETRA和DPHA的用量范围分别为5 wt%~35 wt%、5 wt%~35 wt%和5 wt%~15 wt%。
增加交联剂的官能度能够有效提高单体转化率并制得粒径分布较窄的微球。
使用35 wt%PETA或PETRA,6 wt%的AIBN,以含水量25 vol%的乙醇作介质,在制得单分散微球的同时分别能够获得93%和99%的单体转化率。
单分散犘微球的制备及其胶体晶体的组装犛
华东师范大学学报 ( 自然科学版 )
) J o u r n a l o fE a s tC h i n aN o r m a lU n i v e r s i t N a t u r a lS c i e n c e y(
N o . 5 S e . 2 0 1 0 p
] 1, 2 用于组装胶体晶体的 乳 胶 粒 子 要 求 具 备 良 好 的 单 分 散 性 并 能 够 在 组 装 过 程 中 分 布 注[ .
均匀 , 因此可以通过将乳胶粒子悬浮于水中 , 利用静电排斥或者垂直沉降等方法来自组装成
3 7] 胶体晶体 [ 聚苯乙烯 ( ) 胶体 颗 粒 , 因 其 高 度 的 单 分 散 性、 理想的球状外形及易控的粒 . P S ] 8 1 1 径大小一直在表面电性胶体科 学 研 究 中 有 着 广 泛 的 应 用 [ 本课题组采用无皂乳液聚合 . 1 2] 法[ 在水分散介质中制备单分散 P 并 通 过 控 制 实 验 温 度、 单 体 浓 度、 引发剂浓度和 S微 球, [3 ] 离子强度来实现 P 在本实 验 中 , 用 该法 制 备了不同尺 寸的 单 分 散 P S 微 球的尺寸 可控 1 . S
第5期
宋娟 , 等: 单分散 P S 微球的制备及其胶体晶体的组装
1 2 7
0 引 言
胶体晶体是由乳胶粒子自组装成三维有序结构的光子晶体 . 基于 B 它能在一 r a g g 散射 , 定方向上形 成 光 子 带 隙 . 因 其 特 殊 的 光 学 性 能, 在合成材料领域引起了人们的广泛关
微球 , 采用垂直沉降法和离心法将之组装成 P 利用扫 描电 子显 微镜 ( 和紫 S 胶体晶体 , S EM) 外可见分光光度计等对组装得到的样品进行形貌 和 光 学 性 能 分 析 , 探讨了实 验
单分散聚合物微球的制备及其自组装
单分散聚合物微球的制备及其自组装摘要:单分散聚合物微球在各种领域,如药物传递、生物传感器、催化剂、涂料等方面有着广泛的应用。
本文综述了单分散聚合物微球的制备方法、表征方法以及自组装行为,并探讨了其在不同领域中的应用。
关键词:单分散聚合物微球;制备;表征;自组装;应用一、引言单分散聚合物微球是一种具有均匀大小和形状的微粒,其直径通常在几纳米至数百微米之间。
这种微球具有许多优异的物理和化学性质,如高度可控的粒径、形状、表面性质和化学组成,以及良好的稳定性和可重复性。
因此,单分散聚合物微球广泛应用于药物传递、生物传感器、催化剂、涂料等领域。
本文综述了单分散聚合物微球的制备方法、表征方法以及自组装行为,并探讨了其在不同领域中的应用。
二、制备方法单分散聚合物微球的制备方法可以分为两类:自组装法和非自组装法。
(一)自组装法自组装法是指通过自组装过程控制微球的形成。
自组装法可以分为两种类型:自组装聚合法和自组装凝胶法。
1.自组装聚合法自组装聚合法是利用表面活性剂和水溶性单体在水相中形成微乳液,通过控制反应条件,如温度、pH值、单体浓度等,实现微球的聚合。
该方法具有简单、快速、易于扩大生产等优点,但微球的粒径分布较宽,且微球的组装方式受到限制。
2.自组装凝胶法自组装凝胶法是将单体、交联剂和表面活性剂在水相中形成凝胶,通过控制凝胶结构和反应条件实现微球的形成。
该方法具有微球粒径分布窄、形状可控、表面性质可调节等优点,但制备过程较为复杂。
(二)非自组装法非自组装法是指通过物理或化学方法控制微球的形成。
非自组装法可以分为两种类型:乳化法和溶液聚合法。
1.乳化法乳化法是将单体在油相中形成微乳液,通过控制反应条件实现微球的聚合。
该方法具有微球粒径分布窄、形状可控等优点,但制备过程较为复杂。
2.溶液聚合法溶液聚合法是将单体在溶液中聚合形成微球。
该方法具有制备过程简单、微球粒径分布窄等优点,但微球的形状和表面性质较难控制。
三、表征方法单分散聚合物微球的表征方法包括粒径分布、形貌、化学组成和表面性质等方面。
单分散PMMA微球制备及各因素对单分散性、粒径的影响(毕业论文doc#..
单分散PMMA 微球制备及各因素对单分散性、粒径的影响摘要单分散聚合物微球是一种新兴的高分子材料,它的玻璃转变温度较高,难成膜。
它以其优良的性能和广泛的用途备受关注。
聚合物微球的制备方法主要有乳液聚合、悬浮乳液聚合和分散聚合。
不同的聚合方法,可以得到不同粒径的微球,从几百纳米到几百微米。
传统乳液聚合中除了需要单体、引发剂外还需要加入乳化剂。
本实验基于传统乳液聚合的方法研究了合成单分散聚甲基丙烯酸甲酯聚合微球过程中单体、乳化剂、引发剂的量对聚甲基丙烯酸甲酯粒径及分散性的影响。
本文着重研究了合成单分散聚甲基丙烯酸甲酯过程中,单体、乳化剂、引发剂的量对聚甲基丙烯酸甲酯粒径及分散性的影响。
关键字:传统乳液聚合;甲基丙烯酸甲酯;激光粒度分析;粒径;单分散性。
MONODISPERSE PMMA MICROSPHERES PREPAREING AND INFLUENCING FACTOR INCLUDING MONOMER、EMULSIFIER AND INITIATOR Abstract Monodisperse polymer microspheres is a new polymer materials which hashigher glass transition temperature and difficult to film. It is paid much attentionbecause of excellent performance and wide range of use. A lot of methods havebeen used to synthesize polymer microspheres with different diameters such asemulsion polymerization suspension emulsion and dispersion et al. Emulsifiersare usually used in traditional emulsion polymerization in addition to initiator.Several influencing factor including monomer emulsifier and initiator werestudied based on traditional emulsion polymerization. The particles’ size andmonodispersity of PMMA were analyzed through Laser particle size analyzer.Keyword :Traditional emulsion polymerization Methyl methacrylate Laser particle size analyzer Diameter monodispersity. 目录摘要 (I)Abstract (II)第 1 章绪论.......................................................................................................................... 1 1.1 单分散聚合物微球的概述..................................................................................... 1 1.2 单分散聚合物微球的应用..................................................................................... 1 1.3 单分散聚合物微球的制备方法............................................................................. 3 1.4 课题所研究内容..................................................................................................... 7第 2 章实验用品及方法...................................................................................................... 8 2.1实验方法简介......................................................................................................... 8 2.2 实验药品介绍......................................................................................................... 8 2.3 实验试剂的选用..................................................................................................... 9 2.4 实验设备选用....................................................................................................... 10 2.5 实验装置................................................................................................................11 2.6 实验操作............................................................................................................... 12 2.7 实验后续表征......................................................................................................... 12第 3 章实验及表征............................................................................................................ 13 3.1 单体的影响............................................................................................................. 13 3.1.1 对粒径及单分散性的影响........................................................................... 13 3.1.2 对转化率的影响........................................................................................ 14 3.2 引发剂的影响....................................................................................................... 15 3.2.1 对粒径和分散性的影响............................................................................ 15 3.2.2 对转化率的影响........................................................................................ 17 3.3 乳化剂的影响....................................................................................................... 18 3.3.1 对粒径和单分散性的影响........................................................................ 18 3.3.2 对转化率的影响........................................................................................ 20结论........................................................................................................................................ 22致谢........................................................................................................................................ 23参考文献................................................................................................................................ 24 第1章绪论1.1 单分散聚合物微球的概述单分散聚合物微球Monodispersed Polymeric Mierospheres泛指粒子外观,如形态尺寸等都均匀一致的聚合物微球体,因此,它又被称均一尺寸的聚合物微球Monosized Polymer Particles or uniform latex Particles。
SiO2光子晶体结构色薄膜的制备与光学性能研究
SiO2光子晶体结构色薄膜的制备与光学性能研究杜宏艳; 戚宇帆; 吴晨雪; 刘玥君; 梁丽萍; 郭文英; 张子栋【期刊名称】《《材料工程》》【年(卷),期】2019(047)012【总页数】7页(P111-117)【关键词】SiO2微球; 结构色; 光子带隙; 入射角度; 光学性能【作者】杜宏艳; 戚宇帆; 吴晨雪; 刘玥君; 梁丽萍; 郭文英; 张子栋【作者单位】山东大学济南 250061; 济南职业学院济南 250104; 山东城市建设职业学院济南 250103; 临沂市科学技术合作与应用研究院山东临沂 276000【正文语种】中文【中图分类】TB3420世纪80年代,Yablonovitch[1]与John[2]两位学者分别对光子晶体的概念做出了解释。
光子晶体是由不同折射率的材料在三维空间上有序交替排列所构成的一种光学材料[3],光子晶体结构中最大的特征就是存在“光子禁带”,能够屏蔽特定频率的光在其结构中进行传播,而这些特定频率的光与光子晶体结构相互作用,发生折射、漫反射、相干衍射,最后形成肉眼可见的明亮结构色。
光子晶体的这个特点,引起很多研究者的兴趣,并且在很多领域有广阔的应用前景,如能源类[4]、光学通信、微波电路[5-7]、滤波器、低阈值激光发射器、太阳能薄膜、隐身技术、纳米光子学器件等[8-13]。
不同于色素色,结构色因其环境友好、色彩明亮纯粹、永不褪色以及虹彩效应等特点引起人们的广泛关注[14-15]。
而SiO2微球具有生物友好、价格低廉的特点,使其成为众多科研人员广泛使用的原料之一。
到目前为止,SiO2是人们采用最多的分散体系[16-17]。
近年来,国内外相关研究人员通过采用垂直沉降自组装工艺,以SiO2微球作为基本结构单元,高效低成本地制备结构色薄膜材料,被广泛应用于纺织、建筑等领域[18]。
本工作采用Stöber法制备了不同粒径的单分散SiO2微球,以SiO2微球作为基本原料,普通玻璃片作为基底,采用垂直沉降自组装法成功制备出具有结构色特性的薄膜材料。
光子晶体在织物表面的色泽呈现
光子晶体在织物表面的色泽呈现
张慧;刘晓艳
【期刊名称】《纺织学报》
【年(卷),期】2017(038)008
【摘要】为探究结构色在织物显色方面的可行性以及织物组织结构对光子晶体结构色显色效果方面的影响,选用不同织物组织结构的黑色涤纶织物为基材,采用经典的St?ber法制备高圆整度、单分散、粒径为150~300 nm的SiO2微球,通过垂直沉积自组装法将微球组装在涤纶织物上得到显色效果较佳的光子晶体结构色.使用Lambda-35紫外可见分光光度计进一步验证不同织物组织结构上光子晶体结构色的显色差异.结果表明:在相同自组装工艺条件下,织物组织结构不同造成的反射光强度差异将会影响光子晶体结构色的呈现;相比于平纹织物表面的结构色,缎纹织物的结构色亮度相对较暗.
【总页数】5页(P91-95)
【作者】张慧;刘晓艳
【作者单位】东华大学纺织学院,上海 201620;东华大学纺织学院,上海 201620;东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海 201620
【正文语种】中文
【中图分类】TS190.8
【相关文献】
1.人造光子晶体与自然光子晶体 [J], 苏健;李永安
2.织物表面效果对成衣染色纺织品的色泽深度和色相的影响 [J], 王秀玲
3.基于多维光子晶体及非晶光子晶体的结构色构筑研究进展 [J], 左丽娜; 彭瑜; 郭贺虎; 张林星; 尹菲; 方文兵; 胡建臣; 张克勤
4.光子晶体及二维光子晶体波导 [J], 崔乃迪; 梁静秋; 梁中翥; 周健伟; 寇婕婷; 王维彪[1
5.光子晶体及二维光子晶体波导 [J], 崔乃迪; 梁静秋; 梁中翥; 周健伟; 寇婕婷; 王维彪
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4.3蒸馏完毕,除去热源,待蒸馏瓶稍冷后再慢慢开启安全瓶上的活塞, 平衡内外压力,然后才关闭抽气泵。
1.3光之晶体结构色的制备原理
按照加工尺寸的不同,光子晶体的制备方法有机械钻孔、半导体蚀刻 技术、层状堆叠、胶体微球的自组装等[4]。
机械钻孔是通过在基体材料上打孔,利用基体材料和空气穴之间折射 率差得到光子晶体。1989年Yablonovitch等用钻孔的方法在高折射率基底材料中钻出8000个球形“空气原子”组成的面心立方结构,观察到光子带隙 开始,光子晶体的制备也得到了很大的发展。该法只能加工微波段的光子晶体,对于更短波长的光子晶体则显得无能为力。因此,要实现从近红外到可见光波段的光子晶体,必须发展其它方法。利用电子束刻蚀、激光光刻以及化学气相沉积等技术可以比较精确地制作出在红外和可见光波段 的光子晶体,但是这种方法的制作过程比较复杂,无法得到更小波段的光子晶体。如可以利用成熟半导体微加工刻蚀技术来得到近红外波段的光晶体。
4.4聚苯乙烯-丙烯酸P(St-co-AA)微球的制备。
本实验采用无皂乳液聚合制备不同粒径聚苯乙烯-丙烯酸P(St-co-AA)微球,聚合以过硫酸铵为引发剂,去离子水为分散介质,氮气为保护气体, 机械搅拌,通过改变丙烯酸的添加量控制微球粒径大小。
聚苯乙烯-丙烯酸P(St-co-AA)微球的聚合首先在500mL的四颈瓶中依 次加入184mL去离子水、20g苯乙烯、2.2g丙烯酸,通入氮气除去反应 体系中的氧气,机械充分0.5小时混合后,开始升温。
静电排斥自组装是指胶体中,胶粒表面带有电荷,而整个胶体体系呈中性,颗粒间存在静电作用和分子间作用力。由于颗粒带电,如果电荷密度和胶体浓度适当,胶体小球就会自发排列成周期有序结构。该方法可利用胶体颗粒与器皿壁的作用力,引入电场等方法都可以得到光子晶体。
1.5无皂乳液法制备单分散高分子微球模板制备原理
本实验将采用无皂乳液的聚合方法制备高分子微球,并以此高分子微 球作模板,采用垂直沉积法制备光之晶体。无皂乳液聚合指完全不含乳化 剂或仅含微量乳化剂的乳液聚合,无皂乳液聚合制备的胶乳纳米粒子具有 表面“洁净”且可以具有多功能基团,形态规则,分布均匀。与传统的乳 液聚合相比,无皂乳液聚合的特点主要在于胶粒的形成机理及其得以稳定 的条件完全不同[8-10]。在无皂乳液聚合体系中没有乳化剂存在,胶粒主要是 通过结合在聚合物链或其端基上的离子基团、亲水基团等而得以稳定的。 引入这些基团主要通过3种方法:(1)利用引发剂如过硫酸盐分解产生的 自由基引发聚合而引入离子基团。如用过硫酸钾作引发剂,可以制备阴离 子型的聚甲基丙烯酸或聚苯乙烯微球。(2)与水溶性单体进行聚合共聚, 共聚单体因亲水性而位于胶粒表面,这些亲水基团或者在一定pH值下以离 子形式存在,或者依靠它们间的空间位阻效应而稳定胶粒[11]。如亲水性单 体HMA(CH2=CHCONHCH2〇H)与苯乙烯聚合物得到稳定的乳胶粒子[12]。(3)加入离子型单体参加共聚,由于其亲水性而倾向于排列在聚合物粒子-水界面,发挥类似乳化剂的作用。这类单体一般都因具有强亲水离子基团 而溶于水中,所以引发后,反应在水相中进行,而不是在胶粒内部。由此 合成的乳液微球,表面被离子基团包围,电荷密度高,体系稳定,反应速 度快,所以这己成为制备无皂乳胶的主要手段。
本实验将模仿蛋白石结构,采用高分子微球自组装法形成的三维光子 晶体,使具有与天然蛋白石相同的立方密堆积结构。
1.2光子晶体结构色的光学原理
光子晶体是由两种或两种以上的不同折射率的介质材料在空间中按一定周期有序排列的人造晶体结构,按照在空间上的分布可以分为一维、二维和三维光子晶体。光子晶体也叫光子带隙材料,是指具有光子带隙的周期性介电结构材料。如果将介电常数不同的介电材料在空间周期性的排列,导致介电常数的空间周期性,光在其中传播时由于布拉格散射,从而形成能带结构,称之为光子能带。光子能带之间可能出现带隙,能量落在带隙中的光波不能传播,即光子带隙。随着光子晶体距离的变化,光子晶体对一定频率的光产生能带效应,即只有一定频率的光波会在光子晶体中完全禁止传播。
2个;集热式恒温加热磁力搅拌器,1台;机械搅拌器,1台;乳胶手套, 中号,1盒;氮气阀,一个;氮气瓶,一个;盖玻片,24*24mm,1盒。
3.设备
烘箱,动态光散射,傅立叶变换红外光谱仪,紫外可见分光光度计,扫描 电子显微镜测试(SEM)。
第三章、装置图
第四章、实验步骤
4.1按照减压蒸馏装置将安装所有仪器,磨口仪器的接口部分涂真空油脂润,然 后检查系统漏气情况,方法是:关闭阀门,开始减压,压力稳定后,夹住 连接减压泵的橡皮管,观察压力计所示系统压力是否减小,没有减少表示 系统密闭性好。
题目:单分散高分子微球的制备及其自组装光子晶体结构色
第一章引言
1.1、光子晶体结构……………………………………………………4
1.2、光子晶体结构色的光学原理……………………………………4
1.3、光之晶体结构色的制备原理……………………………………6
Байду номын сангаас1.5、高分子微球自组装………………………………………………6
将若干片24*24mm玻璃片用洗涤剂洗净,再用纯净水冲洗三遍,备 用。取0.4mL聚苯乙烯-丙烯酸乳液滴加到玻璃片上,放入40C烘箱平行 制备5个样品。观察并用相机在不同角度拍摄组装微球。
4.6乳液固含量测定。
第七章 实验总结…………………………………………………17
第八章 参考文献…………………………………………………17
【摘要】本实验是通过模仿蛋白石结构,并且采用高分子微球自组装法形成的三维光子晶体,使具有与天然蛋白石相同的立方密堆积结构。研究仿蛋白石结构高 分子微球光子晶体的结构与性能。
【关键词】无皂乳液聚合、单分散、高分子微球、光子晶体
垂直沉积法是使基板和溶液产生相对运动,利用固液界面的表面张力实现微球的定向排列[7]。该法的关键参数是衬底和溶液的相对运动速率不能大大低于微球的沉积速率。在这种方法中,将衬底放入胶体溶液中,随着溶剂的挥发,在衬底和液体之间会形成由胶体颗粒组成的薄膜,即形成了胶体光子晶体。随着技术不断地发展,该方法也得到了改进,现在出现了温度梯度垂直沉积法、流速可控垂直沉积法等改进技术。
1 支;药勺,2 把;烧杯,25mL2 个,100mL2 个,200mL2 个,500mL,
2个;玻璃棒,2根;蒸馏头,19 口,1个;两爪真空尾接管,19 口,1 个;直形冷凝管,19 口,1根;单口烧瓶,19 口 500mL1个,19 口 250mL1 个;19 口 100mL2 个;空心塞,19 口,2 个;四 口烧瓶 19 口,500mL,
光子晶体的最根本的特征是具有光子带隙,落在带隙中的光被禁止传播。Yablonovitch指出:光子晶体可以抑制自发辐射。光子带隙使光子晶体 可以很好地抑制自发辐射,自发辐射的几率与光子所在频率的态的数目成正比,当原子自发辐射的光频率正好落在光子带隙中时,由于该频率光子的态的数目为零,因此自发辐射几率为零,自发辐射被抑制。反过来,光子晶体也可以增强自发辐射,只要增加该频率光子的态的数目就可以实现。光子带隙可分为完全带隙和不完全带隙。光在整个空间的所有方向上都有带隙,并且每个方向上的带隙能相互重叠,称为完全带隙;只在特定的方向上有带隙的称为不完全带隙。
升温至70°C,将0.1g引发剂过硫酸铵溶解于4mL去离子水中,分 别用2mL去离子水润洗烧杯二次,用10mL注射器将8mL过硫酸铵溶液 快速注入四颈瓶中。反应7h后,冷却至室温。
从乳液聚合角度解释丙烯酸添加量对微球粒径影响的原理。写出实验 过程中遇到的问题,提出解决办法,并总结经验。
4.5垂直沉积法光子晶体组装。
1.4高分子微球自组装
高分子微球自组装方法一般包括重力下的自组装,垂直沉积法和静电排斥自组装[6]。
在重力场的作用下,只要沉积速度够慢,悬浮的单分散颗粒尺寸和密度足够大,这些沉积的颗粒就会经历一个从无序到有序的相转变过程,从而形成三维有序结构,这就是所谓的重力下的自组装。重力作用下的自组装主要包含了重力沉淀、扩散和结晶这三个步骤。在这一过程中起决定性 的因素有微球的粒径和密度,沉积速度等。一般来说,只有微球的密度和粒径足够大才能沉积堆叠,而且只有缓慢地沉积才能够形成有序的三维晶格。若粒径太小或密度接近分散介质,则只能以一种分散平衡的形式存在于介质中。这种方法得到的光子晶体结构一般而言是面心立方结构(fcc),其填充率为74%,这主要是由这种结构形成过程的熵值决定的。但是这种方法难以控制晶体结构的表面状态,多层沉积导致在重力方向上出现密度和有序性都不同的堆叠层,而且耗时也相对较长。
第一章 引言
1.1 光子晶体结构
光子晶体是指具有光子带隙特性的人造周期性电介质结构,即频率落在光子带隙内的电磁波是禁止传播的,这种结构有时也称为PBG光子晶体结构,这种新型人工材料即为光子晶体材料。
从量子理论角度来说,光是具有量子性质的,每一频率的光对应一定的光子能量。物质的原子处于一系列不连续的能量状态中(即能级),在通 常情况下,它们处于最低能级,即基态。当各种频率的光照射到物体上时,原子中的电子就从基态跃迁到激发态。如果某种频率的光子的能量恰好等于原子的两个能级的能量差时,这一光子将被吸收、使原子从低能级跃迁到高级能,原子处于激发态,当电子重新回到低能级即基态时,就向外辐 射光子,辐射出来的光子决定了我们看到的物体的颜色。多数物体不能将投射到其上的光全部反射出来,我们看到的只是其中部分反射回来的光。所有物质均应符合上述理论,但一类物质表面上看不符合上述量子理论,如蛋白石,其化学组成主要为非晶二氧化硅,该物质在可见光内几乎没有吸收,光应透过,而其表现出了各种颜色。其实,蛋白石结构是符合量子理论的,但是蛋白石具有一种由二氧化硅微球呈六方最紧密堆积的有序结构,该有序周期性结构对可见光的衍射造成了贵蛋白石的具有颜色现象,称这种结构为光子晶体结构。