Ano ang isang photonic crystal?

Ang mga photonic crystals, na kilala rin bilang mga photonic bandgap na materyales, ay pana -panahong nanostructure na maaaring selektibong direktang direktang mga haba ng haba ng ilaw sa parehong paraan tulad ng mga semiconductors sa isang computer chip na pinipili sa pamamagitan ng ilang mga elektronikong banda ng enerhiya.Ang salitang "bandgap" ay tumutukoy lamang sa mga gaps sa spectral band ng ilaw na nagniningning.Halimbawa, ang isang bahaghari, ay kulang sa mga gaps ng banda, dahil ang tubig ay transparent at hindi sumisipsip ng anumang tiyak na dalas.Ang isang bahaghari na dumadaan sa isang photonic crystal ay magkakaroon ng mga pumipili na gaps depende sa partikular na nanostructure sa loob ng kristal.

Mayroong ilang mga likas na materyales na tinatayang ang istraktura ng isang photonic crystal.Ang isa sa kanila ay ang gemstone opal.Ang tulad ng pag-iilaw ng bahaghari nito ay sanhi ng pana-panahong nanostructure sa loob.Ang pagkakasunud -sunod ng nanostructure ay tumutukoy kung aling mga haba ng haba ng ilaw ang pinahihintulutan at hindi.Ang panahon ng istraktura ay dapat na kalahati ng haba ng haba ng ilaw na pinapayagan.Ang mga pinapayagan na haba ng haba ng haba ay kilala bilang "mga mode" samantalang ang mga ipinagbabawal na haba ng haba ay ang mga gaps ng photonic band.Ang isang opal ay hindi isang tunay na photonic crystal dahil kulang ito ng isang kumpletong agwat ng banda, ngunit tinatayang ito ng isang malapit na sapat para sa mga layunin ng artikulong ito.Morpho.Nagbibigay ang mga ito sa magagandang asul na mga pakpak ng iridescent.

Ang mga photonic crystals ay unang pinag-aralan ng sikat na siyentipikong British na si Lord Raleigh noong 1887. Ang isang synthetic one-dimensional photonic crystal na tinatawag na isang bragg mirror ay ang paksa ng kanyang pag-aaral.Bagaman ang mirror ng Bragg mismo ay isang dalawang dimensional na ibabaw, gumagawa lamang ito ng epekto ng agwat ng banda sa isang sukat.Ang mga ito ay ginamit upang makabuo ng mga mapanimdim na coatings kung saan ang bandang pagmuni -muni ay tumutugma sa agwat ng photonic band.Pagkalipas ng isang daang taon, noong 1987, iminungkahi nina Eli Yablonovitch at Sajeev John ang posibilidad ng dalawa o tatlong-dimensional na mga photonic crystals, na gagawa ng mga gaps ng banda sa maraming magkakaibang direksyon nang sabay-sabay.Mabilis na napagtanto na ang mga naturang materyales ay magkakaroon ng maraming mga aplikasyon sa mga optika at elektronika, tulad ng mga LED, optical fiber, nanoscopic lasers, ultrawhite pigment, radio antenna at salamin, at kahit na mga optical computer.Ang pananaliksik sa mga photonic crystals ay patuloy.Ang synthesizing crystals na may panahon ng nanostructures ay medyo mahirap sa mga kasalukuyang teknolohiya sa pagmamanupaktura tulad ng photolithography.Ang 3-D photonic crystals ay dinisenyo ngunit gawa lamang sa isang napaka-limitadong sukat.Marahil sa pagdating ng ilalim-up na pagmamanupaktura, o molekular na nanotechnology, magiging posible ang paggawa ng masa ng mga kristal na ito.