掃描電鏡在光子晶體研究方面的應用

光子晶體是一種由不同折射率的介質周期性排列而形成的人工微結構。介電系數在空間上的周期性變化伴隨著空間折射率的周期性變化，當介電系數的變化足夠大且其變化周期與光波長同步時，光波會產生帶狀結構，即光子能帶結構（photonic band structures）。

頻率落在光子能帶中的電磁波或光是禁止傳播的，于是這些頻率的光會被反射出來，成為人們觀察到的顏色。被禁止的頻率區間就被稱為光子頻率帶隙（photonic band gap），也叫光禁帶，人工合成的具有光禁帶的物質被稱為光子晶體，它的顏色通常被稱為光子晶體的結構色（structure color）。

制備光子晶體

制備光子晶體的方法眾多，在常溫常壓下促使單分散的膠體顆粒（尺寸為亞微米或微米）自組裝是其中一種。

通過讓單分散的膠體顆粒，例如 SiO2, TiO2, Fe3O4, CeO2, ZnO, PS 等微球自組裝排列成有序陣列來實現介電常數的周期性變化是一個研究熱點。由此得到的膠體晶體的光子特性由晶體的對稱性，晶格常數及膠體顆粒與周圍介質折射率的差異決定。

通常，合成的膠體顆粒直徑在 100nm 到 1μm 之間時，制得的膠體晶體的光禁帶正好處于可見光區，會呈現出美麗的結構色。

掃描電鏡下的光子晶體

首先是光子晶體原材料的表征。對于需要組裝的光子晶體，原材料尺寸均勻度，不同尺寸的微球在相同條件下組裝，都會顯示出不同的結構色。