ผลึกโฟโทนิกหรือที่รู้จักกันในชื่อวัสดุโทนิคแบนด์เป็นโครงสร้างนาโนเป็นระยะซึ่งสามารถเลือกช่วงความยาวคลื่นของแสงได้ในลักษณะเดียวกับเซมิคอนดักเตอร์บนชิปคอมพิวเตอร์โดยผ่านทางพลังงานพลังงานอิเล็กทรอนิกส์ คำว่า "bandgap" นั้นหมายถึงช่องว่างในแถบสเปกตรัมของแสงที่ส่องผ่าน ยกตัวอย่างเช่นสายรุ้งไม่มีช่องว่างของแถบเนื่องจากน้ำมีความโปร่งใสและไม่ดูดซับความถี่ที่เฉพาะเจาะจง รุ้งที่ผ่านคริสตัลโทนิคนั้นจะมีช่องว่างที่เลือกได้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างนาโนที่อยู่ภายในคริสตัล
มีวัสดุธรรมชาติสองสามอย่างที่ประมาณโครงสร้างของคริสตัลโทนิค หนึ่งในนั้นคือพลอยโอปอล มันมีสีรุ้งเหมือนรุ้งมีสาเหตุมาจากโครงสร้างนาโนเป็นระยะภายใน ระยะเวลาของโครงสร้างนาโนจะเป็นตัวกำหนดความยาวคลื่นของแสงที่ได้รับอนุญาตผ่านและสิ่งที่ไม่ได้ ระยะเวลาของโครงสร้างจะต้องเป็นครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของแสงที่ได้รับอนุญาตผ่าน ความยาวคลื่นที่ได้รับอนุญาตเรียกว่า "โหมด" ในขณะที่ความยาวคลื่นต้องห้ามคือช่องว่างโทนิค โอปอลไม่ได้เป็นคริสตัลโทนิคจริงเพราะมันขาดช่องว่างของวงดนตรีที่สมบูรณ์ แต่มันมีค่าใกล้เคียงกับพอเพียงสำหรับจุดประสงค์ของบทความนี้
วัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติอีกชนิดหนึ่งที่มีผลึกโทนิคคือปีกของผีเสื้อบางชนิดเช่นสกุล Morpho เหล่านี้ก่อให้เกิดปีกสีรุ้งสีฟ้าสวยงาม
คริสตัลโทนิคถูกศึกษาครั้งแรกโดย Lord Raleigh นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษที่มีชื่อเสียงในปี 1887 คริสตัลโทนิคแบบหนึ่งมิติที่เรียกว่ากระจกแบรกก์เป็นเรื่องของการศึกษาของเขา ถึงแม้ว่ากระจก Bragg นั้นจะเป็นพื้นผิวสองมิติ แต่จะสร้างเอฟเฟกต์ช่องว่างของแถบในหนึ่งมิติเท่านั้น สิ่งเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในการผลิตสารเคลือบสะท้อนที่ซึ่งแถบสะท้อนนั้นสอดคล้องกับช่องว่างของโทนิค
หนึ่งร้อยปีต่อมาในปี 2530 Eli Yablonovitch และ Sajeev John ได้แนะนำความเป็นไปได้ของผลึกโทนิคแบบสองหรือสามมิติซึ่งจะสร้างช่องว่างของวงในทิศทางที่แตกต่างกันหลายครั้ง เป็นที่รับรู้อย่างรวดเร็วว่าวัสดุดังกล่าวจะมีแอพพลิเคชั่นมากมายในด้านทัศนศาสตร์และอิเล็กทรอนิกส์เช่น LED, ใยแก้วนำแสง, เลเซอร์นาโน, สีอัลตร้าไวท์, เสาอากาศวิทยุและแผ่นสะท้อนแสงและแม้แต่คอมพิวเตอร์ออพติคอล การวิจัยเกี่ยวกับผลึกโทนิค
หนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดในการวิจัยคริสตัลโทนิคคือขนาดเล็กและความแม่นยำที่จำเป็นในการสร้างเอฟเฟกต์ช่องว่างของวงดนตรี การสังเคราะห์ผลึกที่มีโครงสร้างนาโนเป็นช่วงเวลาค่อนข้างยากด้วยเทคโนโลยีการผลิตในปัจจุบันเช่น photolithography ผลึกโทนิคแบบ 3 มิติได้รับการออกแบบ แต่ประดิษฐ์ในระดับที่ จำกัด อย่างยิ่งเท่านั้น บางทีด้วยการกำเนิดจากการผลิตจากล่างขึ้นบนหรือนาโนเทคโนโลยีโมเลกุลการผลิตมวลของผลึกเหล่านี้จะเป็นไปได้
