光子晶体对荧光染料吸光性质的调控研究开题报告

1. 研究目的与意义

光子晶体是一种具有亚微米尺度周期性有序结构的光学材料，这种周期性的有序结构能够对光产生特定的调制作用，类似于半导体材料对于电子的调控，因此光子晶体材料又被称为光的半导体，具有所谓的光子带隙，光子晶体会对处于光子带隙范围内的光产生禁阻作用。

目前已有大量研究表明，光子晶体的这种特殊的光调控特性，能够应用于荧光染料发射光的调制，对染料发射光产生特殊的增强或者抑制作用。通过光子晶体的背反射效应及带边效应，能够使发射峰的强度与位置都发生不同程度的变化，大大丰富了荧光染料的发光性质。尽管关于光子晶体对荧光染料发射光的调控已有诸多报道，但是关于光子晶体对染料吸光性质的调控机制却几乎未见报道。因此本课题拟通过制备一系列光子禁带处于荧光染料吸收峰附近位置的光子晶体材料，通过染料与光子晶体不同的结合方式，探索并研究光子晶体不同的禁带位置对荧光染料吸光性能的调控作用。通过光子晶体对荧光染料吸光性质调控机制的研究，能够使光子晶体对荧光染料受激辐射行为的调控机制更加完善，将可以实现多重带隙光子晶体材料对荧光染料吸光与发光性质的多重调控作用，进一步完善光子晶体调控荧光染料光学特性的理论体系。

2. 研究内容和预期目标

分别通过合成荧光微球、微球与染料共组装、薄膜表面滴加染料等方式实现光子晶体与荧光染料分子的结合，探索不同结合方式下光子晶体对荧光染料光学性质调控的程度大小，寻找最佳的染料荧光调控模式。通过制备一系列光子禁带位于荧光染料吸收峰位置附近的光子晶体材料，探索光子禁带位置对于荧光染料吸收峰强度和位置的影响。

本课题预期研究2-3种荧光染料的吸光性质受光子晶体光学禁带的调控作用。得出禁带位置、宽度、强度等参数对于荧光染料吸光性能的影响的不同结果。将相关结论汇总研究，总结规律，有望得出新的理论。

3. 研究的方法与步骤

1. 选择荧光染料分子与光子晶体材料最为结合结合方式

2. 选定合适的染料分子后，如尼尔红、香豆素等，制备一系列禁带位置处于染料吸收峰附近的光子晶体

3. 测试染料在不同禁带位置的光子晶体中的吸光性质，并与空白结果进行比对，得出结论

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   4. 参考文献

   1. 赵秋玲，吕浩，张清悦，牛东杰，王霞，《物理学报》，2013, 34(4): 44208

   2. x. zhang, j. sun, d. liu, h. yi, et al. 《物理学报》，2001, 22(5): 652-655

   3. 陈元浩，刘桂强，龚丽霞，唐发林，黎磊等，《光学学报》，2012, 10, 163-167

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      5. 计划与进度安排

      1.2022年3月：荧光染料分子确定，与光子晶体的结合方式确定；

      2.2022年4月：制备一系列不同禁带位置的光子晶体，测试染料在其中的吸光性质；

      3.2022年5月：制备一系列不同禁带宽度、强度的光子晶体，测试染料在其中的吸光性质；

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