フォトニッククリスタルとは何ですか?

フォトニックバンドギャップ材料としても知られるPhotonic結晶は、特定の電子エネルギーバンドを選択できるコンピューターチップ上の半導体とほぼ同じ方法で、光の波長を選択的に導くことができる周期的なナノ構造です。 「バンドギャップ」という用語は、単に輝く光のスペクトルバンドのギャップを指すだけです。 たとえば、虹にはバンドのギャップがありません。これは、水が透明であり、特定の周波数を吸収しないためです。 フォトニッククリスタルを通過する虹は、結晶内の特定のナノ構造に応じて選択的な隙間を持ちます。

フォトニッククリスタルの構造を近似する天然素材がいくつかあります。 それらの1つは宝石オパールです。 その虹のような虹色は、内部の周期的なナノ構造によって引き起こされます。 ナノ構造の周期性は、どの光の波長が許可され、どれがそうでないかを決定します。 構造の周期は、光の波長の半分でなければなりませんスルーしました。 許可された波長は「モード」として知られていますが、禁止された波長はフォトニックバンドのギャップです。 オパールは、完全なバンドギャップがないため、真のフォトニッククリスタルではありませんが、この記事の目的に十分なほど密接に近似しています。

フォトニッククリスタルを含むもう1つの自然に発生する材料は、モルフォ属などのいくつかの蝶の翼です。 これらは美しい青色の虹色の翼を生じさせます。

1887年に有名なイギリスの科学者ロリーLordによって最初に研究されました。 ブラッグミラー自体は2次元の表面ですが、1つの次元でバンドギャップ効果のみを生成します。 これらは、反射帯がフォトニックバンドギャップに対応する反射コーティングを生成するために使用されています。

100年後の1987年、エリ・ヤブロノビッチとサジーフ・ジョンは、2次元または3次元のフォトニック結晶の可能性を示唆しました。 このような材料は、LED、光繊維、ナノスコピックレーザー、ウルトラウイト色素、無線アンテナと反射装置、さらには光学コンピューターなど、光学系と電子機器に多数の用途があることがすぐにわかりました。 フォトニック結晶の研究が進行中です。

フォトニッククリスタル研究における最大の課題の1つは、バンドギャップ効果を生成するために必要な小さなサイズと精度です。 期間ナノ構造を使用した結晶の合成は、フォトリソグラフィなどの現在の製造技術では非常に困難です。 3Dフォトニック結晶は設計されていますが、非常に限られたスケールでのみ製造されています。 おそらく、ボトムアップの製造、または分子ナノテクノロジーの出現により、これらの結晶の大量生産はPOSになりますかsible。

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