通过收缩光子晶体实现结构色三维打印
光学
2019-10-09 v1 应用物理
摘要
某些蝴蝶、Pachyrhynchus 象甲和许多变色龙身上的环纹、斑点和条纹，是利用光子晶体产生彩色图案的自然生物体的显著例子。尽管纳米技术取得了进展，我们仍缺乏在微观尺度上于三维空间中打印任意颜色与形状的能力。基于双光子聚合的商用纳米级三维打印机无法制备具有所需约 300 nm 晶格常数以在可见光谱中实现光子阻带/带隙并产生颜色的光子晶体结构。在此，我们提出了一种将光子晶体晶格常数缩小 5 倍（周期小至 280 nm）的方法，实现了亚 100 nm 特征尺寸与全色域。该工艺的可靠性使我们能够设计木堆光子晶体的能带结构并与实验吻合，表明观测到的颜色可归因于慢光模式或阻带。以这些晶格结构作为三维彩色体素，我们打印了三维微观尺度物体，包括首个高仅 39 微米、彩色像素尺寸 1.45 微米的埃菲尔铁塔多色微观模型。在微观尺度以彩色打印三维结构的技术，有望将光谱选择性器件（如基于光子晶体的滤色片）直接图案化并集成到自由曲面光学元件与曲面上。
引用
@article{arxiv.1905.05913,
title = {Structural Color 3D Printing By Shrinking Photonic Crystals},
author = {Yejing Liu and Hao Wang and Jinfa Ho and Ryan C. Ng and Ray J. H. Ng and Valerian H. Hall-Chen and Eleen H. H. Koay and Zhaogang Dong and Hailong Liu and Cheng-Wei Qiu and Julia R. Greer and Joel K. W. Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.05913},
year = {2019}
}