Каков Фотонный Кристалл?
Фотонные кристаллы, также известные как фотонные материалы запрещенной зоны, являются периодическим nanostructures, который может выборочно направить длины волны света аналогичным способом, поскольку полупроводники на компьютерной микросхеме выборочно пропускают определенные электронные энергетические диапазоны. Термин bandgap І просто относится к промежуткам в полосе спектра света, сияющего через. Радуга, например, испытывает недостаток в ширинах запрещенной зоны, потому что вода прозрачна и не абсорбирует определенной частоты. У радуги, проходящей фотонный кристалл, были бы отборные промежутки в зависимости от частности nanostructure в пределах кристалла.
Есть несколько естественных материалов, которые приближают структуру фотонного кристалла. Один из них - опал драгоценного камня. Его подобное радуге иризирование вызвано периодическим nanostructures в пределах. Периодичность nanostructure определяет, какие длины волны света разрешены через и который aren t. Период структуры должен быть половиной длины волны света, который позволен через. Длины волны разрешали, чтобы проход был известен как modes І, тогда как запрещенные длины волны - фотонные ширины запрещенной зоны. Опал не истинный фотонный кристалл, потому что он испытывает недостаток в полной ширине запрещенной зоны, но он приближает тот достаточно близко в целях этой статьи.
Другой естественный материал, который включает фотонный кристалл, является крыльями некоторых дроссельных заслонок, такими как род Morpho. Они дают начало красивым синим иризирующим крыльям.
Фотонные кристаллы были сначала изучены известным британским лордом ученого Рэли в 1887. Синтетический одномерный фотонный кристалл звонил, зеркало Брэгга было предметом его исследований. Хотя зеркало самого Брэгга - двумерная поверхность, оно только оказывает влияние ширины запрещенной зоны в одном размере. Они использовались, чтобы произвести отражающие покрытия, где диапазон отражения соответствует фотонной ширине запрещенной зоны.
Сто лет спустя, в 1987, Ила Яблонович и Сайеев Джон предложили возможность два - или трехмерные фотонные кристаллы, которые произведут ширины запрещенной зоны в нескольких различных направлениях сразу. Было быстро понято, что у таких материалов будут многочисленные приложения в оптике и электронике, такие как LEDs, оптическое волокно, nanoscopic лазеры, ультрабелый пигмент, радио-антенны и отражатели, и даже оптические компьютеры. Исследование относительно фотонных кристаллов является продолжающимся.
Одна из самых больших проблем в фотонном кристаллическом исследовании - крошечный размер и точность, требуемая оказывать влияние ширины запрещенной зоны. Синтезируя кристаллы с периодом nanostructures является довольно трудным с современными производственными технологиями, такими как фотолитография. 3-ьи фотонные кристаллы были разработаны, но только изготовлены в чрезвычайно ограниченном масштабе. Возможно, с появлением восходящего производства, или молекулярной нанотехнологией, будет массовое производство этих кристаллов становиться возможным.