石墨烯纳米剪裁先进方法的研究对于基于石墨烯的电子和光学设备非常重要。本文利用模板法制作反蛋白石结构, 并借助反蛋白石纳米网结构, 利用光催化还原氧化石墨烯,对氧化石墨烯进行纳米剪裁, 形成具有纳米尺度的石墨烯。对还原后的氧化石墨烯表面进行扫描电子显微镜表征和红外光谱表征, 并研究剪裁后石墨烯的电学性质。实验表明, 反应时间、胶粒大小都会对剪裁后氧化石墨烯的周期和颈宽有影响, 进而影响还原后氧化石墨烯的电学性质。利用纳米网状结构对石墨烯进行纳米剪裁是一种可行的方法, 通过控制模板尺寸和反应条件可以控制裁剪后的性质。

本文提出了一种用胶体光子晶体来装饰单模光纤装饰端面的方法，并说明了这种结构用于相对湿度传感器的原理。研究了用垂直沉积法在光纤端面制备PS(polystyrene)胶体晶体、复合胶体晶体和SiO2 反蛋白石(inverse opal)的技术，用扫描电子显微镜表征了制备得到的胶体晶体及反蛋白石，测量了端面被胶体晶体修饰光纤的反射光谱，并测试了光纤端面复合光子晶体的相对湿度传感特性。提出了一种毛细管-光纤结构，提高了生长在光纤端面处胶体晶体的质量和其机械稳定性。

以粒径为270 nm的SiO2微球胶体晶体作为模板, 向其中填充过量单体MMA, 热聚合后形成SiO2/PMMA复合结构光子晶体, 将此光子晶体浸泡入浓度为20%的HF溶液中, 刻蚀半小时后得到脱离ITO玻璃基板的柔性PMMA反蛋白石结构薄膜.该薄膜为周期有序的三维多孔结构, 孔径大小均一, 约为210 nm, 外观蓝紫色与测试得到的带隙位置相对应.分析其微观形貌可知, 对模板的过量填充产生了一层附着于胶体晶体上表面的PMMA致密层, 致密层与其下层PMMA反蛋白石结构骨架在热聚合过程中由于体积收缩产生一定的应力差, 使反结构薄膜自发从原基板脱离, 从而获得柔性反蛋白石结构光子晶体.该薄膜可用于柔性光子晶体器件的制备.

采用光子晶体技术和分子印迹技术结合的方法, 以双酚A为模板分子、甲醇为溶剂、甲基丙烯酸和丙烯酰胺为单体、乙二醇二甲基丙烯酸甲酯为交联剂、2,2-二乙氧基苯乙酮为光引发剂, 制备了具有三维有序排列大孔结构的双酚A分子印迹光子晶体凝胶膜。随着双酚A的含量从10-10 mol/L增加到10-3 mol/L, 布拉格衍射波长红移达36 nm, 肉眼可分辨出颜色变化, 且波长的变化不受离子强度和阿魏酸、水杨酸、对苯二酚等测定样品结构类似的干扰化合物的影响。

采用溶剂蒸发对流自组装法将单分散二氧化硅(SiO2)微球组装形成三维有序胶体晶体模板。以锗烷(GeH4)为先驱体气，用等离子增强化学气相沉积法向胶体晶体 的空隙中填充高折射率材料Ge。酸洗去除二氧化硅微球，得到Ge反蛋白石三维光子晶体。通过扫描电镜、X射线衍射仪和傅里叶变换显微红外光谱仪对锗反蛋白石的形貌、 成分和光学性能进行了表征。结果表明:Ge在SiO2微球空隙内填充致密均匀，得到的锗为多晶态，锗反蛋白石为三维有序多孔结构。锗反蛋白石的测试光谱图有明显 的光学反射峰，表现出光子带隙效应。测试的完全光子带隙位于中红外3.4 μm处，测试的光学性能与理论计算基本吻合。

采用溶剂蒸发对流自组装法将单分散SiO2微球组装形成三维有序胶体晶体模板，用低压化学气相沉积法填充高折射率材料锗，酸洗去除SiO2模板，获得了锗反蛋白石三维光子晶体.通过扫描电镜、X射线衍射仪和紫外-可见-近红外光谱仪对锗反蛋白石的形貌、成分、结构和光学性能进行了表征.结果表明：锗在SiO2微球空隙内具有较高的结晶质量，填充致密均匀.通过改变沉积工艺，可控制锗的填充率；制备的锗反蛋白三维光子晶体具有明显的光学反射峰，表现出光学带隙效应.测试的光学性能与理论计算基本吻合.

采用微模法制备了三维光子能隙(PBG,photonic band gap)材料,得到了以TiO2为骨架的条状光子能隙材料样品.其微观结构为fcc密堆积的直径200 nm左右的空气球,宏观结构为彼此相距10 μm的横截面为矩形的长条,矩形宽度为10 μm,高度600 nm.用光纤导入激光的方法对条状结构光子能隙材料的光学性质进行了测量,结合SEM的测量结果并与通常的静置重力堆积制备的光子能隙材料样品进行了比较,证实了这是一种方便、有效的制备具有图形的光子能隙材料的方法.