膠體光子晶體是有序微結構材料中的一個(gè)重要分支及最具活力與發(fā)展潛力的研究方向。由單分散膠體粒子自發(fā)形成的膠體光子晶體在納-微尺度上長(cháng)程有序，具有獨特的分離、傳感、光學(xué)等化學(xué)與物理性質(zhì)，有望在膜分離、光催化、化學(xué)分析、化學(xué)傳感、能源化工、電化學(xué)等領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的應用前景。

以制備膠體光子晶體的驅動(dòng)力對構筑方法進(jìn)行區分，大致可以分為三大類(lèi)：流體流動(dòng)誘導的組裝技術(shù)、外場(chǎng)作用下的誘導組裝技術(shù)和體積約束組裝技術(shù)。

   1、流體流動(dòng)誘導的組裝技術(shù)

利用膠體分散流體流動(dòng)并揮發(fā)的這一原理，人們發(fā)展了各種組裝膠體光子晶體的方法，其中水平沉積法、垂直沉積法這兩大類(lèi)方法也使用的較為廣泛。

 圖1 沉積法制備膠體光子晶體示意圖

2、外場(chǎng)作用下的誘導組裝技術(shù)

為了提高膠體光子晶體的組裝速度，引入外場(chǎng)誘導單分散膠體粒子組裝的方式得到了廣泛的研究。在外場(chǎng)作用下的誘導組裝過(guò)程中，主要的驅動(dòng)力或相互作用一般包括重力、離心力、電場(chǎng)作用力、磁力、以及剪切力等多種作用力。

  圖2 離心力作用下通過(guò)水平旋涂工藝制備的膠體光子晶體膜

3、體積約束組裝技術(shù)

體積約束組裝技術(shù)也稱(chēng)為模板組裝技術(shù)，是指利用現有的結構為模板，使單分散膠體粒子按照模板的構型組裝成為預定形狀的膠體光子晶體，利用這一方法可以很好的控制膠體光子晶體的最終形態(tài)。體積約束組裝技術(shù)可以分為硬模板組裝技術(shù)與軟模板組裝技術(shù)。

  圖3 單分散膠體粒子在兩片玻璃基底的組裝示意圖

 圖4 乳液滴模板法組裝膠體光子晶體微珠示意圖

圖5 三相微流控液滴技術(shù)構筑形貌可控的膠體光子晶體微珠

相關(guān)參考文獻：

[1] Masuda Y, Itoh T, Itoh M. Self-assembly Patterning of Colloidal Crystals Constructed from Opal Structure or NaCl Structure [J]. Langmuir, 2004, 20(13):  5588～5592.

[2] Chen X, Sun Z Q, Yang B, et al. Alternative Preparation and Morphologies of  Self-assembled Colloidal Crystals via Combining Capillarity and Vertical Deposition Between two Desired Substrates [J]. Colloids Surfaces A, 2008, 315 (1-3): 89~97.

[3] Jiang P, McFarland M J. Large-Scale Fabrication of Wafer-Size Colloidal Crystals, Macroporous Polymers and Nanocomposites by Spin-Coating [J]. J Am Chem Soc, 2004, 126 (42), 13778~13786.

[4] Mihi A, Ocana M, Miguez H. Oriented Colloidal-Crystal Thin Films by Spin-Coating Microspheres Dispersed in Volatile Media [J]. Adv Mater, 2006, 18 (17), 2244~2249.

[5] Park S H, Qin D, Xia Y N. Crystallization of Mesoscale Particles over Large Areas [J]. Adv Mater, 1998, 10 (13), 1028~1032.

[6] Park S H, Xia Y N. Assembly of Mesoscale Particles over Large Areas and Its Application in Fabricating Tunable Optical Filters [J]. Langmuir, 1999, 15 (1), 266~273.

[7] Lu Y, Yin Y D, Gates B, et al. Growth of Large Crystals of Monodispersed Spherical Colloids in Fluidic Cells Fabricated Using Non-photolithographic Methods [J]. Langmuir, 2001, 17 (20), 6344~6350.

[8] Gates B, Qin D, Xia Y N. Assembly of Nanoparticles into Opaline Structures over Large Areas [J]. Adv Mater, 1999, 11 (6), 466~469.

[9] Velev O D, Lenhoff A M, Kaler E W. A Class of Microstructured Particles through Colloidal Crystallization [J].Science, 2000, 287, 2240~2243.