Fluorescence in self-assembled colloidal photonic crystals

Het doel van deze thesis was het introduceren van fotonische kristallen en hun eigenschappen en uit te vinden hoe deze fotonische kristallen lic ht dat binnenin hen opgewekt wordt beïnvloeden. Fotonische kristallen zi jn een gestructureerd dielectrisch medium. Ze worden kristallen genoemd omdat ze regelmatig en periodisch opgebouwd zijn uit dielectrische bouws tenen. In dit werk waren de bouwstenen bijna altijd silica (SiO2) colloï den die zichzelf assembleerden tot een dicht gepakt kristal. Deze colloï den hebben een diameter in de grootteorde van de golflengte van zichtbaa r licht. Hierdoor hebben ze een periodisch variërende brekingsindex en d aarin ligt de oorsprong van de effecten die fotonische kristallen verton en. Een van de meest opvallende kenmerken van deze materialen is dat ze structurele kleur hebben, dit wordt opalescentie genoemd. Als het krista l gedraaid wordt verandert de kleur die gezien wordt, dit komt door het fotonische band gap effect. De voornaamste eigenschap van de fotonisch e kristallen die onderzocht werd in dit werk is de onderdrukking van spo ntane emissie van een bron binnenin een kristal waarvan de band gap ov erlapt met het emissie spectrum ervan. De interesse tijdens dit werk ging vooral uit naar het gebruik van deze fotonische kristallen om emissie te onderdrukken in systemen of omstandi gheden waar deze emissie als verlies aanzien kan worden. Een zo n omstan digheid komt voor bij een systeem waarvan we zouden verlangen dat het la serwerking vertoond. Voordat lasing intreedt begint het emissiespectrum te vernauwen. Onze aanpak was dan om deze spectrale vernauwing op te leggen door een photonisch kristal te on twerpen dat het grootste deel van de emissie zal onderdrukken behalve vo or een klein spectraal gebied waar we de vernauwing willen. We zijn erin geslaagd om super-rooster structuren te produceren met een brede effect ieve stop band, deze zal de emissie onderdrukken, met daarin een toegela ten gebied, wat de emissie zal versterken. Een ander systeem waar sponta ne emissie als verlies gezien kan worden is bij Förster resonante energi e transfer (FRET). Dit is een proces waarbij energie stralingsloos overg edragen wordt tussen een donor en een acceptor molecule, de energie die uitgezonden wordt en niet getransfereerd is dus verlies. Wil dit gebeure n dan moet er overlap zijn tussen het donor-emissiespectrum en het accep tor-absorptiespectrum. De FRET efficiëntie is omgekeerd evenredig met de zesde macht van de afstand