什么是光子晶体(Photonic Crystal)？

光子晶体，又称光子带隙材料，是一种周期性的纳米结构，它可以选择性地引导波长的光，就像计算机芯片上的半导体有选择地通过某些电子能带一样。"带隙"一词仅仅是指光穿过光谱带的间隙。例如彩虹就没有带隙，因为水是透明的，不吸收任何特定的频率。穿过光子晶体的彩虹会有选择性间隙，这取决于晶体内的特定纳米结构。穿过光子晶体的彩虹会有选择性间隙，这取决于光子晶体内的特定纳米结构晶体。有两种天然材料近似于光子晶体的结构。其中一种是宝石蛋白石。它的彩虹般的彩虹色是由其内部的周期性纳米结构引起的。纳米结构的周期性决定了哪些波长的光可以通过，哪些波长是不允许的结构的周期必须是允许通过的光波长的一半。允许通过的波长称为"模式"，而禁止的波长是光子带隙。蛋白石不是真正的光子晶体，因为它缺乏完整的带隙，蛋白石并不是真正的光子晶体，因为它缺少一个完整的带隙，但它近似于光子晶体。另一种自然存在的材料，包括光子晶体，是一些蝴蝶的翅膀，例如Morpho美丽的蓝色彩虹翅膀。光子晶体是1887年由英国著名科学家罗利勋爵首次研究的他研究的对象是一种合成的一维光子晶体布拉格反射镜。虽然布拉格反射镜本身是一个二维表面，但它只产生一维的带隙效应。这些被用来制造反射涂层，其中反射带对应于光子带隙几年后的1987年，Eli Yablonovitch和Sajeev John提出了二维或三维光子晶体的可能性，这种光子晶体可以同时在几个不同的方向上产生带隙，人们很快意识到这类材料在光学和电子领域有着广泛的应用，如LED、光纤、，纳米激光，超白颜料，无线电天线和反射器，甚至光学计算机。光子晶体的研究仍在进行中。光子晶体研究中最大的挑战之一是产生带隙效应所需的微小尺寸和精度。在当今的制造技术如光刻技术中，合成具有周期性纳米结构的晶体相当困难三维光子晶体已经被设计出来，但是制造的规模非常有限，也许随着自下而上制造或分子纳米技术的出现，这些晶体的大规模生产将成为可能。