本發(fā)明涉及一種以光子晶體作為載體的信息記錄方法，本發(fā)明還涉及一種以光子晶體作為載體的信息傳遞方法。

背景技術：

編碼技術是一種信息存儲和加密，并防止信息泄露和偽造的有效方法?；诨瘜W圖案、幾何圖案、特異性的微載體以及特征光譜等提供特有的化學或光電信號提供了豐富的可供編碼的對象，在信息存儲、生物檢測以及防偽等領域均具有一定的應用前景。然而，對編碼對象進行選擇時，往往需要對于其編碼容量、安全性、可讀性、以及加工制備的便利性和穩(wěn)定性進行綜合考慮，從而判定其真實的應用潛力。

光子晶體是一類在光學尺度上具有周期性介電結(jié)構的人工設計和制造的晶體，其對光子的調(diào)控性質(zhì)有著類似于半導體對電子的調(diào)控作用，因此也被稱為“光半導體”，在光子計算機，激光諧振腔、光波導通訊、結(jié)構色顯示、光催化反應器、太陽能電池、電容器、化學和生物傳感等領域有著重要的應用前景。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種信息記錄方法，該方法以光子晶體圖案作為信息記錄載體。

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種信息記錄方法，該方法包括以下步驟：

(1)提供一種編碼規(guī)則；

(2)將所述編碼規(guī)則中的代碼與光子晶體的禁帶位置建立一一對應關系；

(3)將待記錄的信息按照所述編碼規(guī)則代碼化，以將待記錄的信息轉(zhuǎn)化成為代碼化信息；

(4)按照步驟(2)所述對應關系，形成相應于所述代碼化信息的光子晶體圖案。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了一種信息傳遞方法，該方法包括采用本發(fā)明第一個方面所述的方法記錄信息，按照步驟(2)所述對應關系，從所述光子晶體圖案中讀取信息。

本發(fā)明利用光子晶體特殊的禁帶反射性質(zhì)，采用具有不同禁帶位置的光子晶體作為記錄信息的載體，拓展了信息的存儲方式；并且，由于光子晶體具有一些特殊的光學性質(zhì)，例如角度依賴性等，因此采用光子晶體作為信息記錄的載體時，還能利用這些特殊的光學性質(zhì)對信息進行加密。根據(jù)本發(fā)明的方法，對于信息存儲和加密都具有重要的應用價值。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。

圖1用于說明本發(fā)明實施例1設計的代碼化信息圖案及其讀取方式。

圖2用于說明本發(fā)明實施例1制備的光子晶體圖案。

圖3用于說明本發(fā)明實施例1制備的光子晶體地圖，圖中的縱坐標為反射光的相對強度。

圖4用于說明本發(fā)明實施例1制備的光子晶體圖案所攜帶的信息。

圖5用于說明本發(fā)明實施例2制備的光子晶體圖案及其攜帶的信息。

圖6用于說明本發(fā)明實施例3制備的光子晶體圖案。

圖7用于說明本發(fā)明實施例4制備的光子晶體圖案。

圖8用于說明本發(fā)明實施例4制備的光子晶體地圖，圖中的縱坐標為反射光的相對強度。

圖9用于說明將本發(fā)明實施例4制備的光子晶體圖案所攜帶的信息。

圖10用于說明本發(fā)明實施例5制備的光子晶體圖案在不同的照射角度下顯示出的圖案。

具體實施方式

以下對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數(shù)值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應被視為在本文中具體公開。

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種以光子晶體作為載體的信息記錄方法，該方法包括步驟(1)：提供一種編碼規(guī)則。

本發(fā)明中，“編碼”是指采用代碼來表示信息，“編碼規(guī)則”是指采用代碼來表示信息時所應遵循的規(guī)則，可以包括但不限于建立代碼與所要記錄的信息中的字符、符號、以及字符和符號的組合之間的一一對應關系。

本發(fā)明對于所述編碼規(guī)則沒有特別限定，可以采用已知的各種編碼規(guī)則，也可以根據(jù)需要設計編碼規(guī)則。在一種實施方式中，可以采用不同進制的數(shù)字語言進行編碼，如二進制、八進制和十六進制中的一種或兩種以上的組合。在另一種實施方式中，可以采用圖像編碼規(guī)則，如條形碼編碼規(guī)則、二維圖像編碼規(guī)則。在又一種實施方式中，采用字符和圖像進行編碼。

根據(jù)本發(fā)明的方法，從進一步提高信息的隱秘性和安全性的角度出發(fā)，優(yōu)選在編碼時進行加密，即，所述編碼規(guī)則優(yōu)選為加密編碼規(guī)則。本發(fā)明對于加密的具體方法沒有特別限定，可以采用已知的加密方法，也可以根據(jù)需要設計加密方法。在一種實施方式中，在編碼時采用摩斯密碼進行加密。在另一種實施方式中，在編碼時，采用加密算法進行加密。

根據(jù)本發(fā)明的方法，從便于讀取信息的角度出發(fā)，在所述編碼規(guī)則中設置至少一個功能代碼，所述功能代碼的功能可以包括但不限于：用于提示信息的起始位置和終止位置，用于提示讀取信息的方式。

根據(jù)本發(fā)明的方法，包括步驟(2)：將所述編碼規(guī)則中的代碼與光子晶體的禁帶位置建立一一對應關系。即，用具有某一特定禁帶位置的光子晶體來唯一對應步驟(1)所述編碼規(guī)則中的一個代碼，將代碼與光子晶體建立唯一對應的關系。在所述編碼規(guī)則包括功能代碼時，也需要將功能代碼與光子晶體的禁帶位置建立一一對應關系。

本發(fā)明中，禁帶位置采用光譜法測定，如采用紫外-可見光譜法測定禁帶位置。

根據(jù)本發(fā)明的方法，從進一步提高信息讀取的準確性的角度出發(fā)，相鄰兩個禁帶位置之間的差值優(yōu)選為10nm以上，更優(yōu)選為15nm以上。進一步優(yōu)選地，相鄰兩個禁帶位置之間的差值為10-100nm，這樣能在信息讀取準確性和編碼容量之間獲得更好的平衡。更進一步優(yōu)選地，相鄰兩個禁帶位置之間的差值為15-55nm。

根據(jù)本發(fā)明的方法，包括步驟(3)：將待記錄的信息按照所述編碼規(guī)則代碼化，以將待記錄的信息轉(zhuǎn)化成為代碼化信息。

根據(jù)本發(fā)明的方法，對于步驟(2)和步驟(3)之間的先后順序沒有特別限定，可以先進行步驟(2)，再進行步驟(3)；也可以先進行步驟(3)，再進行步驟(2)。

根據(jù)本發(fā)明的方法，包括步驟(4)：按照步驟(2)所述對應關系，形成相應于所述代碼化信息的光子晶體圖案。

可以采用已知的方法來形成所述光子晶體圖案，例如可以參照cn101758014a中公開的方法制備光子晶體圖案。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，步驟(4)中，形成所述光子晶體圖案的方法包括：

(4-1)提供一系列乳液，一種乳液用于形成具有一種禁帶位置的光子晶體，所述乳液含有至少一種單分散顆粒、至少一種表面活性劑和至少一種溶劑；

(4-2)將乳液按照步驟(2)所述對應關系施用于基底需要形成光子晶體的表面，以形成相應于所述代碼化信息的液體圖案，每種乳液對基底需要形成光子晶體的表面的接觸角為30°至120°，優(yōu)選為40°至60°，如40°至50°；以及

(4-3)將具有所述液體圖案的基底進行干燥，以脫除所述液體圖案中的溶劑，得到光子晶體圖案，其中，所述干燥的溫度為t，脫除所述液體圖案中的溶劑所需的干燥時間為tf，t和tf使得pe滿足以下關系式i和關系式ii中的一者：

關系式i：2＜pe＜10，

關系式ii：0＜pe＜0.4，

其中，

h為液體圖案的厚度，以m計，

η為所述乳液中的溶劑在溫度t下的動力粘度，以pa·s計，

r為所述乳液中的單分散顆粒的水力半徑，以m計，

tf為脫除所述液體圖案中的溶劑所需的干燥時間，以s計，

kb為玻爾茲曼常數(shù)，以j/k計，

t為干燥的溫度，以k計，

t為時間間隔，取值為1s。

根據(jù)該優(yōu)選的實施方式，與已知的制備光子晶體圖案的方法相比，具有以下優(yōu)點：

(1)能以較低的成本和更高的效率，制備具有較高質(zhì)量且?guī)对诳臻g上能隨意分布的光子晶體圖案；

(2)制備得到的光子晶體圖案膜的反射光譜中，半峰寬更窄，能達到30-60nm，甚至能達到30-40nm(cn101758014a公開的方法制備的光子晶體圖案膜的反射光譜中，半峰寬為大于60nm，通常為100nm左右)，且獲得的光子晶體圖案膜的表面更為平整，因而光子晶體圖案的顏色更為鮮明，并且能獲得更高的編碼容量和信息讀取準確率；

(3)能獲得更薄的光子晶體圖案膜，一方面能滿足對光子晶體圖案膜的厚度要求較小的使用場合的要求，另一方面還能降低由于膜厚度增加而引發(fā)的裂紋數(shù)量；

(4)適用性強，不僅適用于多種類型的基底，而且可以采用多種方法在不同基底表面形成具有不同形態(tài)的液體圖案；

(5)簡單快速，使用的原料來源廣泛，適于規(guī)?；瘜嵤?/p>

本發(fā)明中，“至少一種”是指一種或兩種以上。

所述單分散顆粒具有與空氣不同的光折射率，可以為光子晶體制備領域常用的單分散顆粒，本發(fā)明對此沒有特別限定，可以根據(jù)制備的光子晶體的具體使用場合進行選擇。具體地，所述單分散顆粒可以為有機顆粒、無機顆粒、有機-無機復合顆粒和量子點中的一種或兩種以上的組合。采用一種單分散顆粒可以制備顏色均一的光子晶體。在制備具有不同色彩的光子晶體時，可以將對空氣具有不同光折射率的兩種以上單分散顆粒組合使用。

所述無機顆粒可以為金屬單質(zhì)顆粒、非金屬單質(zhì)顆粒和氧化物顆粒中的 一種或兩種以上的組合。所述金屬單質(zhì)顆?？梢詾橘F金屬單質(zhì)顆粒，也可以為非貴金屬單質(zhì)顆粒，其具體實例可以包括但不限于鉑顆粒、金顆粒、銀顆粒和銅顆粒。所述非金屬單質(zhì)顆粒的具體實例可以包括但不限于碳顆粒和硅顆粒。所述氧化物顆粒的具體實例可以包括但不限于氧化鋅顆粒、氧化鐵顆粒、四氧化三鐵顆粒、氧化鈦顆粒和氧化硅顆粒。

所述有機顆粒可以為人工合成大分子顆粒和/或天然大分子顆粒，如人工聚合物顆粒、天然聚合物顆粒和生物大分子顆粒。所述聚合物顆?？梢詾橥ㄟ^鏈式聚合、開環(huán)聚合和縮合聚合中的一種或多種方法聚合形成的聚合物顆粒。具體地，所述有機顆粒的實例可以包括但不限于具有核殼結(jié)構的聚合物顆粒、聚苯乙烯顆粒、聚丙烯酸顆粒和聚甲基丙烯酸甲酯顆粒中的一種或兩種以上。所述具有核殼結(jié)構的聚合物顆粒是指具有核心和殼層，并且核心和殼層通過化學鍵鍵合在一起的聚合物顆粒，所述核心可以為聚苯乙烯，所述殼層可以為丙烯酸型單體形成的聚合物，如聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或兩種以上的組合形成的聚合物。

所述有機-無機復合物顆粒是指由有機分子與無機物形成的顆粒，可以為有機物包覆的無機顆粒(即，顆粒的核心為無機物，在核心的至少部分表面包覆有機物)和/或無機物包覆的有機物顆粒(即，顆粒的核心為有機物，在核心的至少部分表面包覆無機物)。

對于無機物包覆的有機物顆粒，其核心可以為人工合成大分子顆粒和/或天然大分子顆粒，如人工聚合物顆粒、天然聚合物顆粒和生物大分子顆粒。所述聚合物顆?？梢詾橥ㄟ^鏈式聚合、開環(huán)聚合和縮合聚合中的一種或多種方法聚合形成的聚合物顆粒。所述有機顆粒的具體實例可以包括但不限于聚苯乙烯顆粒、聚丙烯酸顆粒和聚甲基丙烯酸甲酯顆粒中的一種或兩種以上。包覆在核心的至少部分表面的無機物的種類可以根據(jù)光子晶體的具體使用場合進行選擇，可以為金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)和氧化物中的一種或兩種以上， 如鉑、金、銀、銅、硅、碳和氧化硅。

對于有機物包覆的無機物顆粒，其核心可以為金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)和氧化物中的一種或兩種以上，如鉑、金、銀、銅、硅、碳和氧化硅，包覆在核心的至少部分表面的有機物用于改善無機物顆粒的表面性能和/或賦予無機物顆粒以新的功能，可以為人工合成大分子、天然大分子和功能小分子中的一種或兩種以上。在一個實例中，包覆在核心的至少部分表面的有機物為一種或兩種以上具有烯鍵式不飽和雙鍵的化合物通過鏈式聚合形成的聚合物，其具體實例可以包括但不限于聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或兩種以上。在另一個實例中，包覆在核心的至少部分表面的有機物為dna分子。在又一個實例中，包覆在核心的至少部分表面的有機物為有機熒光分子。在另外一個實例中，包覆在核心的至少部分表面的有機物為功能小分子。

所述單分散顆粒的平均顆粒尺寸可以在較寬的范圍內(nèi)變動，以使該單分散顆粒能在水中形成穩(wěn)定的乳液為準。一般地，所述單分散顆粒的平均顆粒尺寸可以為5nm至1μm，優(yōu)選為50nm至500nm，更優(yōu)選為100nm至400nm，進一步優(yōu)選為160nm至360nm。所述單分散顆粒中的“單分散”是指顆粒的顆粒尺寸分布窄。一般地，所述單分散顆粒的粒徑波動在5％以內(nèi)(即，粒徑分布的標準偏差在5％以內(nèi))。本發(fā)明實施例中使用的單分散顆粒的粒徑分布的標準偏差均在5％以內(nèi)。本發(fā)明中，平均顆粒尺寸以及粒徑分布的標準偏差均由體積平均粒徑確定，采用激光粒度儀測定。

所述單分散顆?？梢陨藤彽玫剑部梢圆捎贸Ｒ?guī)方法制備，本文不再詳述。

所述乳液中，相對于100重量份溶劑，所述單分散顆粒的含量可以為0.1-45重量份，優(yōu)選為0.1-20重量份，更優(yōu)選為0.1-10重量份，進一步優(yōu)選為0.5-5重量份，更進一步優(yōu)選為1-3重量份。

所述表面活性劑的種類可以根據(jù)單分散顆粒的類型進行選擇，可以選自陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑和兩性離子表面活性劑。

所述陽離子表面活性劑可以為一種或兩種以上季銨鹽型陽離子表面活性劑，其具體實例可以包括但不限于十六烷基三甲基溴化銨和/或十八烷基二甲基芐基氯化銨。

所述陰離子表面活性劑可以為羧酸鹽型陰離子表面活性劑、磺酸鹽型陰離子表面活性劑、硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑和磷酸酯鹽型陰離子表面活性劑中的一種或兩種以上的組合。所述陰離子表面活性劑的具體實例可以包括但不限于十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉和硬脂酸鈉中的一種或兩種以上的組合。

所述兩性離子表面活性劑可以為氨基酸型兩性離子表面活性劑、甜菜堿型兩性離子表面活性劑和卵磷脂型兩性離子表面活性劑中的一種或兩種以上。所述甜菜堿型兩性離子表面活性劑可以為羧酸基甜菜堿、磺酸基甜菜堿、磷酸酯甜菜堿和咪唑啉型甜菜堿。

所述非離子表面活性劑可以為聚氧乙烯型非離子表面活性劑和/或多元醇型非離子表面活性劑。所述非離子表面活性劑的具體實例可以包括但不限于烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的環(huán)氧乙烷加成物、失水山梨醇酯、蔗糖酯、烷基醇酰胺和非離子氟碳表面活性劑中的一種或兩種以上。

所述表面活性劑的作用在于使單分散顆粒在溶劑中形成穩(wěn)定的乳液，本領域技術人員可以根據(jù)單分散顆粒的種類以及溶劑的種類進行選擇。根據(jù)形成乳液的原料的種類選擇表面活性劑的種類的方法是本領域技術人員所熟知的，本文不再詳述。

在所述乳液中，表面活性劑的含量以能使單分散顆粒形成穩(wěn)定的乳液為 準。一般地，相對于100重量份單分散顆粒，所述表面活性劑的含量可以為1×10^-6至1×10^-4重量份，優(yōu)選為1×10^-5至1×10^-4重量份，更優(yōu)選為1×10^-5至5×10^-5重量份，如1×10^-5至3×10^-5重量份。

所述溶劑的種類可以根據(jù)基底的表面性質(zhì)進行選擇，以能使所述乳液對基底表面的接觸角為30°至120°，優(yōu)選為40°至60°，更優(yōu)選為40°至50°為準。所述接觸角采用外形圖像分析法測定，在溫度為25℃、相對濕度為40％且壓力為1標準大氣壓的條件下測定。

所述溶劑具體可以為水、醇、烷烴和芳烴中的一種或兩種以上。所述醇是指在環(huán)境溫度(一般為25℃)下為液體的醇，如鏈烷醇、環(huán)烷醇和芳基烷基醇。所述醇可以為一元醇、二元醇和三元醇中的一種或兩種以上的組合。所述醇的具體實例可以包括但不限于甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、正戊醇、異戊醇、新戊醇、環(huán)戊醇、環(huán)己醇、苯甲醇、乙二醇、1,3-丙二醇和丙三醇。所述烷烴是指在環(huán)境溫度(一般為25℃)下為液體的烷烴，其具體實例可以包括但不限于戊烷、己烷、庚烷和辛烷。所述芳烴是指在環(huán)境溫度(一般為25℃)下為液體的芳烴，其具體實例可以包括但不限于苯、甲苯、二甲苯、三甲苯和乙苯。在一個實例中，所述溶劑為水和/或醇。在另一個實例中，所述溶劑為烷烴和/或芳烴。在一個優(yōu)選的實例中，所述溶劑選自水、乙醇和乙二醇。

可以通過將所述單分散顆粒、所述表面活性劑和所述溶劑混合并進行乳化，從而得到所述乳液。所述乳化的方法可以為常規(guī)方法，沒有特別限定。具體地，可以通過對單分散顆粒、表面活性劑和溶劑的混合液施加剪切作用，從而實現(xiàn)乳化；還可以在乳化機中進行乳化。為了強化混合和乳化效果，可以通過超聲的方法將所述單分散顆粒、所述表面活性劑和所述溶劑混合并進行乳化，從而得到所述乳液。

所述基底可以為光子晶體制備領域通常使用的基底，本發(fā)明對此沒有特 別限定，如無機基底和/或有機基底。所述基底的具體實例可以包括但不限于硅基底、玻璃基底、紙質(zhì)基底、石英基底、金屬基底和聚合物基底。所述聚合物基底可以為具有烯鍵式不飽和雙鍵的單體通過鏈式聚合生成的聚合物形成的基底，也可以為具有可縮合聚合基團的單體通過縮合聚合生成的聚合物形成的基底，還可以為環(huán)狀單體通過開環(huán)聚合生成的聚合物形成的基底。所述聚合物基底可以為塑料基底和/或橡膠基底，其具體實例可以包括但不限于聚硅氧烷基底、聚乙烯基底和聚丙烯基底。

根據(jù)本發(fā)明的方法，所述基底需要形成光子晶體的表面與所述乳液的接觸角為30°至120°。優(yōu)選地，所述基底需要形成光子晶體的表面與所述乳液的接觸角為40°至60°。更優(yōu)選地，所述基底需要形成光子晶體的表面與所述乳液的接觸角為40°至50°。

可以通過選擇形成基底的材料的種類，或者對基底的需要形成光子晶體的表面進行處理，從而使得基底需要形成光子晶體的表面與所述乳液的接觸角滿足上述要求。

在一個實例中，根據(jù)乳液的組成，選擇形成基底的材料的種類，從而使得基底需要形成光子晶體的表面與所述乳液的接觸角滿足上述要求。

在另一個實例中，基底表面與所述乳液的接觸角為小于30°，對基底需要形成光子晶體的表面進行疏水化處理，所述疏水化處理的程度使得經(jīng)疏水化處理的表面與乳液的接觸角為滿足前文所述的要求。所述疏水化處理的具體實例可以包括但不限于：在基底需要形成光子晶體的表面形成疏水材料層和/或在基底需要形成光子晶體的表面引入疏水性官能團。

在又一個實例中，基底表面與所述乳液的接觸角為大于120°，可以對基底需要形成光子晶體的表面進行親水化處理，所述親水化處理的程度使得經(jīng)親水化處理的表面與乳液的接觸角為滿足前文所述的要求。所述親水化處理的具體實例可以包括但不限于：在基底需要形成光子晶體的表面形成親水材 料層；在基底需要形成光子晶體的表面引入親水性官能團；采用紫外線對基底需要形成光子晶體的表面進行照射；采用等離子體對基底需要形成光子晶體的表面進行照射；采用洗液對基底需要形成光子晶體的表面進行處理，所述洗液可以為溶劑，也可以為含有溶質(zhì)的溶液，所述溶質(zhì)可以為酸、過氧化氫和堿中的一種或兩種以上。所述酸例如可以為h2so4，所述堿例如可以為naoh和/或koh。

另外，在基底需要形成光子晶體的表面與所述乳液的接觸角不滿足前文所述的要求時，也可以通過調(diào)整乳液的組成，使得需要形成光子晶體的基底表面與乳液的接觸角滿足前文所述的要求。例如，對乳液中的溶劑的種類進行調(diào)整和/或?qū)θ橐褐械谋砻婊钚詣┑姆N類進行調(diào)整。

上述調(diào)整需要形成光子晶體的表面與所述乳液的接觸角的方法可以單獨使用，也可以組合使用，沒有特別限定。

根據(jù)本發(fā)明的方法，可以采用多種方法將所述乳液施用于基底表面，以在基底需要形成光子晶體的表面形成液體圖案。

在一個實例中，可以采用噴墨打印的方法將所述乳液噴射至基底表面，從而形成液體圖案。具體地，可以將所述乳液填充在噴墨打印機的墨盒中，從而將乳液打印至基底表面。在該實例中，可以在噴墨打印機的不同墨盒中填充不同的乳液，以采用不同的乳液在基底表面形成液體圖案，最終形成由不同材料形成的光子晶體，從而得到具有不同色彩的光子晶體。

在另一個實例中，采用轉(zhuǎn)印的方法將所述乳液轉(zhuǎn)移至基底表面，形成液體圖案。這種方式特別適用于不規(guī)則表面(如曲面)形成光子晶體。

在又一個實例中，采用點膠的方法將所述乳液施用于所述基底的表面。

在再一個實例中，采用滴加的方法將所述乳液施用于所述基底的表面，從而形成液體圖案。所述滴加可以為手工滴加，也可以為采用滴加設備的自動滴加。

另外，還可以通過對基底的需要形成液體圖案的表面根據(jù)乳液的潤濕性進行處理，使其與乳液的潤濕性匹配，這樣可以將經(jīng)處理的基底浸入乳液中，使得乳液浸潤進行處理的表面，而不浸潤或基本不浸潤未經(jīng)處理的表面，進而在基底表面選擇性形成液體圖案。

上述形成液體圖案的方法可以單獨使用，也可以組合使用，沒有特別限定。

在該優(yōu)選的實施方式中，將具有液體圖案的基底進行干燥，以脫除所述液體圖案中的溶劑，得到光子晶體。在該優(yōu)選的實施方式中，在進行干燥時，干燥的溫度(記為t)以及脫除所述液體圖案中的溶劑所需的干燥時間(記為tf)使得pe滿足以下關系式i和關系式ii中的一者：

關系式i：2＜pe＜10，

關系式ii：0＜pe＜0.4。

其中，

h為液體圖案的厚度，以m計，

η為所述乳液中的溶劑在溫度t下的動力粘度，以pa·s計，

r為所述乳液中的單分散顆粒的水力半徑，以m計，

tf為脫除所述液體圖案中的溶劑所需的干燥時間，以s計，

kb為玻爾茲曼常數(shù)，以j/k計，

t為干燥的溫度，以k計，

t為時間間隔，取值為1s。

其中，液體圖案的厚度可以通過光學顯微鏡測定，也可以根據(jù)液滴體積以及乳液與基底需要形成光子晶體的表面的接觸角計算得到。溶劑在干燥溫度下的動力粘度可以由物化手冊確定，也可以采用常規(guī)方法測定，例如采用粘度計法測定。單分散顆粒的水力半徑可以由擴散系數(shù)確定，所述擴散系數(shù)可以采用掃描熒光相關光譜測定，對于球形顆粒，可以將該球形顆粒的半徑 近似作為水力半徑。

從進一步提高制備的光子晶體的質(zhì)量的角度出發(fā)，關系式i中，優(yōu)選地，2.01≤pe≤3.5；關系式ii中，優(yōu)選地，0＜pe≤0.2；更優(yōu)選地，0.01≤pe≤0.1，進一步優(yōu)選地，0.04≤pe≤0.06。

可以根據(jù)預期的光子晶體的圖案形式確定pe滿足關系式i，還是滿足關系式ii。具體地，通過使得pe滿足關系式i可以制備二維膜狀光子晶體，通過使得pe滿足關系式ii，可以制備一維線狀光子晶體(包括環(huán)狀光子晶體)。

可以通過對以下參數(shù)中的一者或兩者以上的組合進行調(diào)整，獲得能使pe滿足關系式i或者關系式ii的t和tf，

參數(shù)a：具有所述液體圖案的基底在干燥時所處空間的濕度；

參數(shù)b：具有所述液體圖案的基底在干燥時所處空間的真空度；

參數(shù)c：所述乳液中的溶劑的沸點；

參數(shù)d：所述乳液中的單分散顆粒的水力半徑。

“干燥時所處空間”是指具有所述液體圖案的基底在進行干燥時所處環(huán)境，該環(huán)境可以為開放環(huán)境，也可以為密閉環(huán)境，可以根據(jù)干燥的條件進行選擇，沒有特別限定。

在實際操作過程中，可以采用以下方法確定能使pe滿足關系式i或者關系式ii的t和tf：根據(jù)形成所述液體圖案的乳液中溶劑在1標準大氣壓下的沸點，選擇足以使該溶劑氣化的溫度，可選地根據(jù)選定的溫度對濕度和真空度進行調(diào)整，進而測定干燥的時間，將進行干燥的溫度和測定的干燥時間帶入關系式i或者關系式ii中進行計算，判斷該干燥溫度和干燥時間是否能使pe滿足關系式i或者關系式ii，如果不滿足則根據(jù)上述方法再次進行實驗，直至獲得能使pe滿足關系式i或者關系式ii的t和tf?？梢詫⑸鲜鰠?shù)制成正交實驗表，通過進行正交實驗，從而獲得能使pe滿足關系式i或 者關系式ii的t和tf。

在該優(yōu)選的實施方式中，一般地，所述光子晶體為二維膜狀光子晶體，所述干燥的溫度與所述溶劑的沸點的差值可以在2-30℃的范圍內(nèi)，所述沸點為在1標準大氣壓下測定的沸點。優(yōu)選地，所述干燥的溫度與所述溶劑的沸點的差值在20-30℃的范圍內(nèi)。所述光子晶體為一維線狀光子晶體，所述干燥的溫度與所述溶劑的凝固點的差值在2-30℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選在10-20℃的范圍內(nèi)，所述凝固點為在1標準大氣壓下測定的凝固點。在該優(yōu)選的實施方式中，進行干燥時，具有所述液體圖案的基底所處環(huán)境的相對濕度一般可以為40％至80％，優(yōu)選為50％至75％。在該優(yōu)選的實施方式中，所述干燥可以在常壓(即，1標準大氣壓)下進行，也可以在減壓的條件下進行。一般地，所述干燥在常壓下進行。

將具有液體圖案的基底表面的液體圖案中的液體脫除后即可得到光子晶體。

在該優(yōu)選的實施方式中，需要提供一系列乳液來形成具有不同禁帶位置的光子晶體，以記錄信息?？梢圆捎酶鞣N方法對乳液進行調(diào)整，從而得到具有不同禁帶位置的光子晶體。

在一個實例中，改變所述乳液中單分散顆粒的構成材料，從而對制備的光子晶體的禁帶位置進行調(diào)整。在該實例中，構成材料的改變，既可以是材料種類的改變，也可以是在維持材料種類不變的條件下，調(diào)整材料的微觀性質(zhì)，例如：在單分散顆粒為聚苯乙烯顆粒時，可以采用具有不同分子量的聚苯乙烯來形成所述顆粒，從而對形成的光子晶體的禁帶位置進行調(diào)整。

在另一個實例中，改變所述乳液中單分散顆粒的平均粒徑，從而對形成的光子晶體的禁帶位置進行調(diào)整。

上述兩個實例可以單獨使用，也可以組合使用，沒有特別限定。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了一種以光子晶體作為載體的信 息傳遞方法，該方法包括采用本發(fā)明第一個方面所述的方法記錄信息，按照步驟(2)所述對應關系，從所述光子晶體圖案中讀取信息。

根據(jù)本發(fā)明的信息傳遞方法，可以根據(jù)光子晶體圖案中的光子晶體的禁帶位置，采用各種方法讀取光子晶體圖案中的信息。例如，在所述光子晶體圖案中的光子晶體的禁帶位置均處于可見光區(qū)時，可以直接用肉眼識別光子晶體，然后按照步驟(2)所示對應關系確定該光子晶體所攜帶的信息。

在一種優(yōu)選的實施方式中，利用光譜法確定所述光子晶體圖案中的光子晶體的禁帶位置，并按照步驟(2)所述對應關系確定該光子晶體所對應的代碼，按照步驟(1)所述編碼規(guī)則確定該代碼所代表的含義，最終確定該光子晶體圖案所攜帶的信息。所述光譜法具體可以為紫外-可見光譜法。

在該優(yōu)選的實施方式中，由于光子晶體在同一入射光采用不同的入射角度進行照射時，顯現(xiàn)出不同的禁帶位置，即，將照射光以不同入射角度進行照射，從該光子晶體圖案中讀取不同的信息。作為一種應用，可以將照射光的入射角度作為一種加密方式。

以下結(jié)合實施例詳細說明本發(fā)明，但并不因此限制本發(fā)明的范圍。

以下制備實施例和制備對比例、以及實施例和對比例中，采用購自島津的型號為ig-1000的粒度儀測定單分散顆粒的粒徑以及粒徑分布，其中，粒徑為體積平均粒徑。

以下制備實施例和制備對比例、以及實施例和對比例中，采用購自dataphysics的型號為oca20的接觸角儀測定乳液對基底表面的接觸角，測試在25℃的溫度下進行，測試時的壓力為1標準大氣壓，濕度為40％。

以下制備實施例和制備對比例、以及實施例和對比例中，在購自dunedin的型號為oceanopticshr4000的紫外-可見光譜儀儀器上測定制備的光子晶體的可見-紫外光譜圖。

以下制備實施例和制備對比例、以及實施例和對比例中，壓力均為表壓。

制備實施例1-3用于說明光子晶體圖案的制備方法。

制備實施例1

將粒徑約為190nm的單分散聚苯乙烯顆粒(參照cn100381872c實施例1的方法合成，不同的是，采用苯乙烯作為單體)、十二烷基硫酸鈉與水采用超聲的方法混合并乳化，從而得到乳液，其中，相對于100重量份水，單分散聚苯乙烯顆粒的含量為1重量份，相對于100重量份單分散聚苯乙烯顆粒，十二烷基硫酸鈉的含量為1×10^-5重量份。將乳液裝入噴墨打印機的墨盒中，利用噴墨打印機將乳液打印在玻璃片表面(乳液在玻璃片表面的接觸角為40°)。然后，具有液體點陣圖案的玻璃片置于溫度為70℃且相對濕度為50％的烘箱中于常壓下干燥5分鐘，從而得到光子晶體的點陣圖案。其中，pe為2.2。采用光學顯微鏡觀察得到的光子晶體圖案，在玻璃片表面形成了規(guī)則且表面平整的光子晶體圖案(由可見-紫外光譜圖確定的半峰寬為50nm)。

制備實施例2

本制備實施例與制備實施例1的區(qū)別在于，具有液體點陣圖案的玻璃片置于溫度為25℃且濕度為40％的烘箱中于常壓下干燥20分鐘，從而得到光子晶體的點陣圖案。其中，pe為0.4，由可見-紫外光譜圖確定的半峰寬為100nm。

制備實施例3

將粒徑約為205nm的單分散聚苯乙烯顆粒(參照cn100381872c制備實施例1的方法合成，不同的是，采用苯乙烯作為單體)、十二烷基苯磺酸鈉與水采用超聲的方法混合并乳化，從而得到乳液，其中，相對于100重量份水，單分散聚苯乙烯顆粒的含量為2重量份，相對于100重量份單分散聚 苯乙烯顆粒，十二烷基苯磺酸鈉的含量為2×10^-5重量份。用移液槍將乳液滴加在玻璃片(乳液在玻璃片表面的接觸角為42°)表面形成4×7乳液滴點陣(每個點的滴加體積為5μl)。然后，具有液體點陣圖案的玻璃片于溫度為20℃且相對濕度為75％的干燥箱中在常壓下放置8小時，采用光學顯微鏡觀察得到的光子晶體圖案，確定得到環(huán)狀光子圖案(由可見-紫外光譜圖確定的半峰寬為30nm)。其中，pe為0.05。

制備實施例1和制備實施例2的結(jié)果證實，采用根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施方式制備光子晶體圖案，能制備得到具有更高質(zhì)量的光子晶體圖案，例如：將制備實施例1與制備實施例2進行比較可以看出，采用根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施方式的制備實施例1制備的光子晶體圖案，具有更窄的半峰寬，作為信息記錄的載體時，不僅能獲得更高的編碼容量，而且能獲得更高的信息讀取準確率。

實施例1-5用于說明根據(jù)本發(fā)明的信息記錄方法和信息傳遞方法。

實施例1

(1)按照八進制進行編碼，建立代碼與光子晶體的禁帶位置之間的一一對應關系，具體結(jié)果如表1所示。

表1

(2)將不同粒徑(如表1所示)的單分散聚苯乙烯顆粒(參照cn100381872c實施例1的方法合成，其中，采用苯乙烯作為單體)分別與十二烷基硫酸鈉和水(水在70℃時的動力粘度為0.8×10^-3pa·s，下同)采用超聲的方法混合并乳化，從而得到乳液，每種乳液中，相對于100重量份水，單分散聚苯乙烯顆粒的含量均為2重量份，相對于100重量份單分散聚苯乙烯顆粒，十二烷基硫酸鈉的含量均為2×10^-5重量份。用移液槍將乳液按照圖1(圖1中，n為6)設計的圖案滴加在玻璃片(乳液在玻璃片表面的接觸角為45°，各種乳液的pe在表1中列出)表面形成6×6乳液滴點陣(每個點的滴加體積為5μl)。然后，將具有液體點陣圖案的玻璃片置于溫度為70℃且相對濕度為50％的烘箱中于常壓(1標準大氣壓，下同)下干燥3分鐘，從而得到光子晶體的點陣圖案。采用光學顯微鏡觀察得到的光子晶體圖案(如圖2所示)，表明在玻璃片表面形成了規(guī)則且表面平整的膜狀光子晶體圖案。采用紫外-可見光譜儀對光子晶體圖案進行掃描，得到光子晶體地圖(如圖3所示)，由光子晶體圖案膜的反射光譜圖確定，半峰寬在30-60nm的范圍內(nèi)。按照步驟(1)確定的對應關系，同時按照圖1中給出的讀取方式進行讀取，其中，讀取時，分別以圖1中標出的起始信號和終止信號作為信息起始點和信息終止點，以圖1中右上角的功能位點作為確定一行中的位點的數(shù)目的標記，得到該光子晶體圖案所攜帶的信息(如圖4所示)。

對比例1

本對比例與實施例1的區(qū)別在于，在配制乳液時不使用十二烷基硫酸鈉，其中，形成的乳液與玻璃片表面的接觸角為45°。采用光學顯微鏡觀察得到的圖案，結(jié)果沒有形成光子晶體圖案。

實施例2

(1)按照表1給出的代碼與光子晶體的禁帶位置之間的對應關系，采用條形碼進行編碼。

(2)采用以下方法對作為載體的硅片的部分表面進行親疏水圖案化處理：將1h,1h,2h,2h-全氟癸基三甲氧基硅烷真空氣相沉積在硅片表面形成單分子疏水層，再利用200w紫外光掩膜版進行照射8h，形成親水圖案(與步驟(1)涉及的條形碼圖案一致)。經(jīng)親疏水圖案化處理的硅片表面中，疏水區(qū)與乳液的接觸角為108°，親水區(qū)滴加乳液后，乳液與親水區(qū)的基底的接觸角為42°。

(3)將實施例1中設計的乳液分別涂布在步驟(2)得到的基底表面，得到在親水區(qū)附著有乳液的硅片，將硅片置于溫度為70℃且相對濕度為50％的烘箱中于常壓下干燥3分鐘，從而得到光子晶體的點陣圖案。其中，pe如表1所示。

采用光學顯微鏡觀察得到的光子晶體圖案，發(fā)現(xiàn)在硅片表面形成了規(guī)則且表面平整的光子晶體圖案(如圖5所示)。采用紫外-可見光譜儀對光子晶體圖案進行掃描，確定該條形碼所攜帶的信息(如圖5所示)，由光子晶體圖案膜的反射光譜圖確定，半峰寬在30-60nm的范圍內(nèi)。

實施例3

(1)本實施例采用立體圖像編碼規(guī)則進行編碼。

(2)采用以下方法對作為載體的硅片的部分表面進行親疏水圖案化處理：將1h,1h,2h,2h-全氟癸基三甲氧基硅烷真空氣相沉積在硅片表面形成單分子疏水層，再利用200w紫外光掩膜版進行照射8h，形成親水圖案(與步驟(1)設計的立體圖像編碼圖案一致)。經(jīng)親疏水圖案化處理的硅片表面中，疏水區(qū)與乳液的接觸角為108°，親水區(qū)滴加乳液后，乳液與親水區(qū)的基底的接觸角為42°。

(3)將實施例1中設計的用于形成光子晶體結(jié)構色為綠色的乳液涂布在步驟(2)得到的基底表面，得到在親水區(qū)附著有乳液的硅片，將硅片置于溫度為70℃且相對濕度為50％的烘箱中于常壓下干燥3分鐘，從而得到光子晶體的點陣圖案。其中，pe為2.12。采用光學顯微鏡觀察得到的光子晶體圖案，發(fā)現(xiàn)在硅片表面形成了規(guī)則且表面平整的光子晶體圖案(如圖6所示)，由光子晶體圖案膜的反射光譜圖確定，半峰寬在30-60nm的范圍內(nèi)。

實施例4

(1)將“iccas1956”采用摩斯編碼進行編碼和加密。

(2)建立代碼與光子晶體的禁帶位置之間的一一對應關系，具體結(jié)果如表2所示。

表2

(3)將不同粒徑(如表1所示)的單分散聚苯乙烯顆粒(參照cn100381872c實施例1的方法合成，其中，采用苯乙烯作為單體)分別與十二烷基硫酸鈉和水(水在70℃時的動力粘度為0.8×10^-3pa·s，下同)采用超聲的方法混合并乳化，從而得到乳液，每種乳液中，相對于100重量份水，單分散聚苯乙烯顆粒的含量均為2.5重量份，相對于100重量份單分散 聚苯乙烯顆粒，十二烷基硫酸鈉的含量均為2.2×10^-5重量份。用移液槍將乳液滴加在玻璃片(乳液在玻璃片表面的接觸角為45°，各種乳液的pe在表2中列出)表面形成乳液滴點陣(每個點的滴加體積為5μl)。然后，將具有液體點陣圖案的玻璃片置于溫度為80℃且相對濕度為50％的烘箱中于常壓(1標準大氣壓，下同)下干燥5分鐘，從而得到光子晶體的點陣圖案。

采用光學顯微鏡觀察得到的光子晶體圖案(如圖7所示)，表明在玻璃片表面形成了規(guī)則且表面平整的膜狀光子晶體圖案。采用紫外-可見光譜儀對光子晶體圖案進行掃描，得到光子晶體地圖(如圖8所示)，并按照表2給出的對應關系確定該光子晶體圖案攜帶的編碼信息(如圖9所示)，由光子晶體圖案膜的反射光譜圖確定，半峰寬在30-60nm的范圍內(nèi)。

實施例5

(1)建立代碼與光子晶體的禁帶位置之間的一一對應關系，具體結(jié)果如表3所示(注：表3中列出的光子晶體結(jié)構色是指采用紫外-可見光譜儀以入射角度為0°進行照射時，光子晶體顯示出的顏色)。

表3

(2)將不同粒徑(如表1所示)的單分散聚甲基丙烯酸甲酯顆粒(參照cn101758014a實施例2的方法合成，不同的是，不使用丙烯酸和苯乙烯)分別與十二烷基硫酸鈉和水(水在70℃時的動力粘度為0.8×10^-3pa·s，下同)采用超聲的方法混合并乳化，從而得到乳液，每種乳液中，相對于100 重量份水，單分散聚甲基丙烯酸甲酯顆粒的含量均為2.5重量份，相對于100重量份單分散聚苯乙烯顆粒，十二烷基硫酸鈉的含量均為2.6×10^-5重量份。用移液槍將乳液滴加在玻璃片(乳液在玻璃片表面的接觸角為45°，各種乳液的pe在表1中列出)表面形成3×3乳液滴點陣(每個點的滴加體積為5μl)。然后，將具有液體點陣圖案的玻璃片置于溫度為70℃且相對濕度為50％的烘箱中于常壓(1標準大氣壓，下同)下干燥3分鐘，從而得到光子晶體的點陣圖案。采用光學顯微鏡觀察得到的光子晶體圖案，表明在玻璃片表面形成了規(guī)則且表面平整的光子晶體圖案。采用紫外-可見光譜儀對光子晶體圖案分別按照0°和30°的角度(入射角度是指入射光相對于光子晶體圖案表面的法線方向的角度)進行掃描，分別得到顯示出具有兩種不同顏色的光子晶體圖案(如圖10所示)，由光子晶體圖案膜的反射光譜圖確定，半峰寬在30-60nm的范圍內(nèi)。

實施例1-5的結(jié)果證實，根據(jù)本發(fā)明的方法能以簡便的工藝形成具有較高質(zhì)量的光子晶體圖案作為信息記錄的載體。

以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。