Một tinh thể quang tử là gì?

Các tinh thể quang tử, còn được gọi là vật liệu bandgap quang tử, là các cấu trúc nano định kỳ có thể có bước sóng ánh sáng trực tiếp theo cách tương tự như chất bán dẫn trên chip máy tính có chọn lọc qua một số dải năng lượng điện tử nhất định.Thuật ngữ Band Bandgap, chỉ đề cập đến những khoảng trống trong dải quang phổ chiếu sáng.Một cầu vồng, ví dụ, thiếu khoảng cách dải, vì nước trong suốt và không hấp thụ bất kỳ tần số cụ thể nào.Một cầu vồng đi qua một tinh thể quang tử sẽ có những khoảng trống có chọn lọc tùy thuộc vào cấu trúc nano cụ thể trong tinh thể. Có một vài vật liệu tự nhiên gần đúng với cấu trúc của một tinh thể quang tử.Một trong số đó là đá quý opal.Móng ánh như cầu vồng của nó là do cấu trúc nano định kỳ bên trong.Tính tuần hoàn của cấu trúc nano xác định bước sóng nào của ánh sáng được cho phép thông qua và cái nào aren.Khoảng thời gian của cấu trúc phải là một nửa bước sóng của ánh sáng được cho phép thông qua.Các bước sóng được cho phép đi qua được gọi là chế độ của Hồi giáo trong khi các bước sóng bị cấm là các khoảng trống của dải quang tử.Opal không phải là một tinh thể quang tử thực sự vì nó thiếu một khoảng cách dải hoàn chỉnh, nhưng nó gần đúng với một tinh thể đủ cho mục đích của bài viết này.Hình thái.Chúng làm phát sinh đôi cánh ánh kim đẹp.Tinh thể quang tử được nghiên cứu lần đầu tiên bởi nhà khoa học nổi tiếng người Anh Lord Raleigh vào năm 1887. Một tinh thể quang tử một chiều tổng hợp được gọi là gương Bragg là chủ đề nghiên cứu của ông.Mặc dù bản thân gương Bragg là một bề mặt hai chiều, nhưng nó chỉ tạo ra hiệu ứng khoảng cách dải theo một chiều.Chúng đã được sử dụng để tạo ra các lớp phủ phản xạ trong đó dải phản xạ tương ứng với khoảng cách dải quang tử.Một trăm năm sau, vào năm 1987, Eli Yablonovitch và Sajeev John đã đề xuất khả năng của các tinh thể quang tử hai hoặc ba chiều, sẽ tạo ra các khoảng trống của ban nhạc theo nhiều hướng khác nhau cùng một lúc.Người ta nhanh chóng nhận ra rằng các vật liệu như vậy sẽ có nhiều ứng dụng trong quang học và điện tử, chẳng hạn như đèn LED, sợi quang, laser nano, sắc tố siêu âm, ăng -ten radio và phản xạ radio, và thậm chí cả máy tính quang học.Nghiên cứu về các tinh thể quang tử đang diễn ra. Một trong những thách thức lớn nhất trong nghiên cứu tinh thể quang tử là kích thước nhỏ và độ chính xác cần thiết để tạo ra hiệu ứng khoảng cách băng tần.Tổng hợp các tinh thể với cấu trúc nano thời kỳ khá khó khăn với các công nghệ sản xuất ngày nay như quang khắc.Các tinh thể quang tử 3 chiều đã được thiết kế nhưng chỉ được chế tạo ở quy mô cực kỳ hạn chế.Có lẽ với sự ra đời của sản xuất từ dưới lên, hoặc công nghệ nano phân tử, việc sản xuất hàng loạt các tinh thể này sẽ trở nên khả thi.