什么是光子晶体？

光子晶体，也称为光子带隙材料，是周期性的纳米结构，可以选择性地以与与半导体在计算机芯片上，有选择地通过某些电子能带。“ bandgap”一词仅是指光谱灯光的差距。例如，彩虹缺少带隙，因为水是透明的，并且不会吸收任何特定的频率。经过光子晶体的彩虹会根据晶体内的特定纳米结构而具有选择性差距。

有几种天然材料近似光子晶体的结构。其中之一是宝石蛋白石。它的彩虹状虹彩是由内部周期性纳米结构引起的。纳米结构的周期性确定了允许通过哪些波长通过，哪些是不允许的。结构的周期必须是一半波长允许的光。允许的波长被称为“模式”，而禁止波长是光子带隙。蛋白石不是真正的光子晶体，因为它缺乏完整的带隙，但对于本文而言，它近似足够近似。

包括光子晶体的另一种天然材料是一些蝴蝶的翅膀，例如morpho属。这些产生了美丽的蓝色虹彩翅膀。

光子晶体于1887年首次由著名的英国科学家罗利勋爵（Lord Raleigh）研究。合成的一维光子晶体称为Bragg Mirror，是他的研究的主题。尽管Bragg Mirror本身是二维表面，但它仅在一维中产生带隙效应。这些已用于产生反射涂层，而反射带对应于光子带隙。

一百年后，即1987年，Eli Yablonovitch和Sajeev John提出了两维光子晶体的可能性，这会立即在几个不同方向上产生带隙。很快就意识到，此类材料将在光学和电子设备（例如LED）中使用许多应用光纤，纳米镜激光，超级色素，无线电天线和反射器，甚至光学计算机。对光子晶体的研究正在进行中。

光子晶体研究中最大的挑战之一是产生带隙效应所需的微小和精度。当今制造技术（例如光刻），与周期纳米结构的合成晶体非常困难。已经设计了3-D光子晶体，但仅以极为有限的比例制造。也许随着自下而上的制造或分子的出现纳米技术，这些晶体的批量生产是否会成为可能。