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光子晶体——由两种或两种以上不同介电常数的材料在空间周期性排列形成的光学结构——在全光子集成电路、光学计算等革命性技术突破中有着非常重要的应用前景。作为微加工和其他复杂“自上而下”光子晶体制备方法的一种替代，胶体自组装制备带隙处于可见及红外波段的三维光子晶体简单廉价且方便快捷，利用该方法进一步可控制备大面积高质量的胶体光子晶体是其实用化的必由之路。本文从实时研究胶体自组装的动态过程出发，深入研究胶体晶体自组装的种种细节，试图揭示其生长机理，为胶体自组装的技术改进和条件优化提供理论上的指导，同时对普遍意义上自组装生长的研究提供一定的参考。具体研究内容如下: 一、自主设计并搭建的显微观测系统被应用于实时记录生长环境精确可控的胶体晶体自组装;利用该装置，生长前沿处胶体小球的运动状态，溶液上方蒸发扩散体系及液流的流体动力学性质对于胶体晶体生长影响的系统研究得以实现。 二、自主设计并搭建的微区光谱测量系统被应用于实时监测自组装胶体晶体光学性质的变化;基于该系统，分析实时监测所得光谱的特征(峰位、峰强、半峰宽、法布里-珀罗干涉条纹)可以给出胶体晶体生长前沿和干燥前沿进入及出离观测区域内的时间，据此胶体晶体自组装过程可以分为三个阶段;平面波近似法对实验反射谱的拟合可以给出三维胶体晶体生长的全方位信息，这对于显微观测方法是一个重要补充。 三、进一步优化微区光谱测量光路并用来实时监测复杂的二元胶体晶体自组装过程;类似于一元胶体晶体垂直自组装的蒸发模型，实时测得的反射谱同样被用来确定二元胶体晶体生长过程的三个阶段;对具有不同粒径比、化学计量比的二元胶体晶体组装过程中的反射谱以及组装后的结构进行了系统的分析。 我们知道，胶体自组装系统是一个非常复杂的体系，它既是一个复杂的相互作用的多体系统，又是一个很难处理的非平衡态颗粒流体系统，同时其中还涉及到诸多客观(布朗运动、静电等)、主观因素(温度、压强、湿度等实验条件)的影响。本文研究视角虽较为独特，但难免“管中窥豹”，期待更多关于胶体自组装系统研究工作的出现。