Mi az a fotonikus kristály?

A fotonikus kristályok, más néven fotonikus sávszélesség -anyagok, olyan periodikus nanoszerkezetek, amelyek szelektíven irányíthatják a fényhullámhosszokat, ugyanúgy, mint a félvezetők, mint a számítógépes chipek, szelektíven átadhatják az egyes elektronikus energia sávokat.A „BandGAP” kifejezés csupán a fény spektrális sávjának hiányosságaira utal.Például egy szivárvány hiányzik a sávréseknek, mivel a víz átlátszó és nem vesz fel semmilyen konkrét frekvenciát.A fotonikus kristályon átmenő szivárvány szelektív hiányosságokkal rendelkezik, a kristályon belüli nanoszerkezettől függően.

Van néhány természetes anyag, amely közelíti a fotonikus kristály szerkezetét.Az egyik a drágakő opál.A szivárványos irizikát az időszakos nanoszerkezetek okozzák.A nanostruktúra periodicitása meghatározza, hogy a fényhullámok melyik hullámhosszát megengedik át, és melyek nem.A szerkezet periódusának a fény hullámhosszának kell lennie, amelyet átengedünk.A megengedett hullámhosszokat „módoknak” nevezzük, míg a tiltott hullámhossz a fotonikus sávrések.Az opál nem igazi fotonikus kristály, mivel hiányzik a teljes sávrés, de a cikk céljaihoz elég közel áll.Morpho.Ezek gyönyörű, kék irizáló szárnyakhoz vezetnek.

A fotonikus kristályokat először a híres brit tudós, Lord Raleigh tanulmányozta 1887-ben. A szintetikus egydimenziós fotonikus kristály, az úgynevezett Bragg tükörnek nevezett, tanulmányai tárgyát képezték.Noha maga a Bragg Mirror kétdimenziós felület, csak egy dimenzióban hozza létre a sávrés hatását.Ezeket reflektív bevonatok előállítására használták, ahol a reflexiós sáv megfelel a fotonikus sávrésnek.

Száz évvel később, 1987-ben, Eli Yablonovitch és Sajeev John javasolta a két- vagy háromdimenziós fotonikus kristályok lehetőségét, amelyek egyszerre több különböző irányba mutatnak sávréseket.Gyorsan rájöttek, hogy ezeknek az anyagoknak számos alkalmazása lesz az optikában és az elektronikában, például LED -ek, optikai rost, nanoszkópos lézerek, ultrawhite pigmentek, rádió antennák és reflektorok, sőt az optikai számítógépek.A fotonikus kristályok kutatása folyamatban van.A kristályok szintetizálása periódusos nanoszerkezetekkel meglehetősen nehéz a mai gyártási technológiákkal, például a fotolitográfiával.A 3D-s fotonikus kristályokat úgy tervezték, de csak rendkívül korlátozott skálán készültek.Lehet, hogy az alulról felfelé irányuló gyártás vagy a molekuláris nanotechnológia megjelenésével lehetséges-e ezeknek a kristályoknak a tömegtermelése.