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扫描电镜在光子晶体研究方面的应用

发布时间:2022-04-05 11:33:01人气:
本文摘要:什么是光子晶体 其次对于光子晶体其微观结构决议其宏观状态组装历程中能够有序组装形成结晶区。 光子晶体(photonic crystal)的观点起源于 1987 年由科学家 S.John 和 E.Yablonovitch 提出并界说。 光子晶体是一种由差别折射率的介质周期性排列而形成的人工微结构。

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什么是光子晶体

其次对于光子晶体其微观结构决议其宏观状态组装历程中能够有序组装形成结晶区。

光子晶体(photonic crystal)的观点起源于 1987 年由科学家 S.John 和 E.Yablonovitch 提出并界说。

光子晶体是一种由差别折射率的介质周期性排列而形成的人工微结构。

介电系数在空间上的周期性变化陪同着空间折射率的周期性变化当介电系数的变化足够大且其变化周期与光波长同步时光波会发生带状结构即光子能带结构(photonic band structures)。

制备光子晶体

频率落在光子能带中的电磁波或光是克制流传的于是这些频率的光会被反射出来成为人们视察到的颜色。被克制的频率区间就被称为光子频率带隙(photonic band gap)也叫光禁带人工合成的具有光禁带的物质被称为光子晶体它的颜色通常被称为光子晶体的结构色(structure color)。

通常合成的胶体颗粒直径在 100nm 到 1μm 之间时制得的胶体晶体的光禁带正利益于可见光区会出现出漂亮的结构色。

制备光子晶体的方法众多在常温常压下促使单疏散的胶体颗粒(尺寸为亚微米或微米)自组装是其中一种。

扫描电镜下的光子晶体

在光学显微镜下结晶区呈较亮状态而非晶区较暗。由于光学显微镜与电子显微镜放大倍数相差较大所以想获得其微观形貌传统方法需要通过大量的 SEM 图手动拼接来对应光学显微镜图像。

然而飞纳电镜开发的自动全景拼图系统能够快速解决这一难题。

通过让单疏散的胶体颗粒例如 SiO2, TiO2, Fe3O4, CeO2, ZnO, PS 等微球自组装排列成有序阵列来实现介电常数的周期性变化是一个研究热点。由此获得的胶体晶体的光子特性由晶体的对称性晶格常数及胶体颗粒与周围介质折射率的差异决议。

图1. 差别前驱体合成微球的 SEM 图像 [1]

图2. 差别颜色的光子晶体膜对应截面微球的 SEM 图(宏观依次体现为红、绿、蓝)[2]

图3. 飞纳电镜颗粒统计分析丈量系统

通过扫描电镜快速筛样和飞纳电镜自主开发的颗粒统计分析系统可以快速统计出原质料的尺寸对微球的组装具有指导意义。

首先是光子晶体原质料的表征。对于需要组装的光子晶体原质料尺寸匀称度差别尺寸的微球在相同条件下组装都市显示出差别的结构色。

图4. SEM 用于表征光子晶体组装状态区分非晶晶体部门 [3]

图5. 飞纳电镜自动全景拼图系统

扫描电子显微镜是光子晶体研究中不行缺少的分析仪器主要用于:原质料的筛选(颗粒尺寸规模颗粒尺寸统计快速筛样)和组装历程分析(全景拼图)。

飞纳台式电镜操作简朴能够快速获得高质量的图像多样化可拓展应用可以满足大部门客户的需求。


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