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光子晶体发展至今只有近二十年时间，它在光子器件、光通讯及光子信息处理领域巨大的应用前景激发了对其制备及应用的广泛关注和研究。胶体晶体及其多孔材料不仅具有光子晶体的性质，并且在光催化、分子吸附和分离，以及反应器、传感器等生物工程领域也具有广阔的应用价值。本文对胶体光子晶体及其三维有序多孔材料的自组装制备和性质进行了较为系统的研究。
本文从胶体晶体自组装过程的机理出发，提出了减压等温垂直沉积法，通过减小压强降低容积沸点，在较低的生长温度下保持胶体溶液近沸腾状态，从而自组装制备不同周期尺度的胶体晶体，所得样品具有规则的立方密堆积结构和极少的缺陷，其透过率谱中带隙深度超过80％，带边斜率超过7％/nm，优于以往报道的结果。此方法使制备时间由原来的数天缩短到1-2小时，并且不受胶体小球尺度和材料的限制。
研究了快速协同自组装过程中纳米颗粒所造成的阻滞效应，并提出特征红外光辅助自组装法，利用红外光辐照加速生长前沿液面的蒸发，在较低的生长温度可得到大大超过近沸腾的蒸发速率，不仅有效的克服了阻滞效应，并且使弯月面附近产生了快速稳定的对流，从而保证了胶体小球稳定的输运和结晶。此方法可协同自组装制备不同孔径尺度的三维有序多孔膜，所得样品具有亚毫米量级的反蛋白石单晶结构和较高的光学质量。
利用上述两种方法协同自装制备了二元复合结构胶体晶体，以及二元反蛋白石多孔膜。此多孔膜具有规则的大孔，介孔递阶结构，孔径尺度跨越亚微米-微米-毫米量级，其电镜照片和透过率谱表明多孔膜具有较高的有序度和光学质量。