Сенсорные матрицы на основе трехмерных фотонных кристаллов для экспрессного обнаружения летучих органических соединений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.02, кандидат наук Большаков Евгений Сергеевич

  • Большаков Евгений Сергеевич
  • кандидат науккандидат наук
  • 2021, ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»
  • Специальность ВАК РФ02.00.02
  • Количество страниц 170
Большаков Евгений Сергеевич. Сенсорные матрицы на основе трехмерных фотонных кристаллов для экспрессного обнаружения летучих органических соединений: дис. кандидат наук: 02.00.02 - Аналитическая химия. ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова». 2021. 170 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Большаков Евгений Сергеевич

Оглавление

Список сокращений и условных обозначений

Введение

Обзор литературы

Глава 1. Фотонные кристаллы в химическом анализе

1.1. Фотонные кристаллы и фотонные запрещенные зоны

1.2. Монодисперсные сферические частицы

1.3. Самоорганизация трехмерных упорядоченных структур

1.4. Придание структурам специфических свойств

1.5. Регистрация и интерпретация аналитического сигнала

1.6. Выводы к главе

Экспериментальная часть

Глава 2. Объекты исследования, аппаратура, методики экспериментов

2.1. Реактивы и материалы

2.2. Характеризация объектов исследования

2.3. Методы экспериментального исследования

2.4. Экспериментальные установки для измерения оптических спектров

2.5. Выводы к главе

Результаты и их обсуждение

Глава 3. Оптические свойства сенсорных матриц

3.1. Морфология и параметры структуры сенсора

3.2. Измерение диффузного отражения

3.3. Формирование аналитического сигнала

3.4. Влияние структурных элементов сенсора

3.5. Воспроизводимость спектральных характеристик сенсора

3.6. Выводы к главе

Глава 4. Подход к исследованию аналитического отклика сенсоров

4.1. Паттерны динамических спектров отражения

4.2. Зависимость положения ФЗЗ во времени при экспонировании

4.3. Петли гистерезиса

4.4. Хроматические диаграммы

4.5. Выводы к главе

Глава 5. Обнаружение углеводородов

5.1. Обнаружение газообразных углеводородов

5.2. Обнаружение жидких углеводородов

5.3. Обнаружение углеводородов в водной фазе

5.4. Выводы к главе

Глава 6. Апробация подхода

6.1. Обнаружение нефти и товарных нефтепродуктов

6.2. Мониторинг паров летучих органических соединений

6.3. Достоинства и перспективы подхода

6.4. Выводы к главе

Заключение

Выводы

Перспективы дальнейшей разработки темы

Благодарности

Список литературы

Список сокращений и условных обозначений

АА акриламид

АК акриловая кислота

БТК бензол, толуол, ксилол

ГККМ гелевый кристаллический коллоидный массив

ДО диффузное отражение

ДРС динамическое рассеяние света

ДСО динамические спектры отражения

ДФП дифенилолпропан

ДЭС диэтилстилбестрол

ГПУ гексагональная плотнейшая упаковка

ГЦК гранецентрированная кубическая упаковка

И-ГККМ импрегнированный/иммобилизированный ГККМ

ИО инвертированные опалы

ИОГ инвертированные опаловые гидрогели

ККМ кристаллический коллоидный массив

ЛОС летучее органическое соединение

МИ-ИОГ молекулярно-импринтированные ИО

МИ-ПККМ молекулярно-импринтированные ПККМ

ММА метилметакрилат

МСЧ монодисперсные сферические частицы

ПАА полиакриламид

ПАК полиакриловая кислота

ПВС поливиниловый спирт

ПДМС полидиметилсилоксан

ПИЖ-ИО полимеризированные ионно-жидкостные ИО

ПК поликарбонат

ПККМ полимеризованный кристаллический коллоидный массив

ПММА полиметилметакрилат

ПП полипиррол

ПС полистирол

ПЭТФ полиэтилентерефталат

РЭМ растровая электронная микроскопия

СДО спектроскопия диффузного отражения

СЗО спектроскопия зеркального отражения

СТП силан-завершенный полиуретан

ТНТ тринитротолуол

ФБК фенилбороновая кислота

ФЗЗ фотонная запрещенная зона

ФК фотонный кристалл

ХАФ хлорамфеникол

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Аналитическая химия», 02.00.02 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сенсорные матрицы на основе трехмерных фотонных кристаллов для экспрессного обнаружения летучих органических соединений»

Введение

Актуальность работы. Разработка селективных и чувствительных, а вместе с тем компактных сенсоров для экспрессного определения токсичных веществ — одна из важных задач химического анализа. В настоящее время особенностями развития аналитической химии являются математизация, расширение возможностей химического анализа за счет все большего использования физических методов и неразрушающих средств, в том числе и для локального анализа. Современный уровень технологий способствует созданию и развитию методов анализа, основанных на применении наноразмерных частиц или объектов. Наноструктуры могут быть эффективным средством решения аналитических задач, что позволяет повышать селективность и чувствительность одновременно с уменьшением объема пробы. Новый подход в химическом анализе — использование фотонных кристаллов (ФК) для создания датчиков на мишени различной природы: от ионов и маленьких молекул до белков и клеток. Наноматериал — фотонный кристалл — открывает новые возможности для аналитической химии, а в частности, для нового направления — "наноаналитики".

В связи с бурным развитием промышленности, ростом численности населения во всем мире и другими экологическими трудностями особо актуальными являются вопросы охраны окружающей среды. Для аналитического контроля технологических процессов, мониторинга выбросов добывающей и обрабатывающей промышленности, разведки месторождений полезных ископаемых, утечки из трубопроводов и хранилищ необходимо развивать экспрессные методы химического анализа. Особую роль в таком анализе играют тестовые системы, которые способны проводить измерение в режиме реального времени (онлайн-анализ), работать в неблагоприятных условиях.

В последние годы ряд научных групп (США, Германия, Китай) разрабатывают сенсорные устройства на основе ФК, имеющих различные структуры, показана возможность создания физических датчиков для определения температуры и

механического давления; химических сенсоров — для обнаружения неорганических ионов, молекул, органических растворителей, паров и для оценки ионной силы и рН раствора; биологических — для детектирования ДНК, обнаружения белков, токсинов, бактерий и вирусов. Сенсоры на основе ФК — это мощная платформа для создания оптических мультисенсорных систем, важное преимущество которой — возможность модификации и вариации характеристик. Воздействие аналита приводит к простому и относительно легко измеряемому изменению структурного цвета1 кристалла, что является достоверным способом обнаружения при относительно невысокой стоимости химических сенсоров. Однако известные из литературы способы формирования ФК требуют сложного, многостадийного синтеза, в том числе — с использованием токсичных реактивов. Применение спектрофотометров зеркального отражения снижает преимущества подхода, связанные с экспрессностью и простотой анализа, и препятствует распространению сенсоров на основе ФК в экспресс-анализе. В России разработкой трехмерных фотонно-кристаллических сенсоров для химического анализа, насколько автору известно, практически не занимаются — ФК с заданным периодом структуры используют в качестве оптических фильтров и других электронных узлов.

Целью настоящей работы является демонстрация возможностей трехмерных фотонно-кристаллических массивов в качестве сенсорных матриц при возбуждающем воздействии летучих органических соединений (ЛОС) и создание на этой основе простого аналитического подхода с использованием унифицированных приборов для регистрации отклика сенсорных устройств.

Достижение поставленной цели предполагало решение следующих задач:

1. Найти эффективный метод регистрации аналитического сигнала и подобрать стандартные условия измерения. Определить подход к исследованию аналитического отклика сенсорных матриц.

1 Результат интерференции света, который рассеивается наноразмерными непоглощающими элементами материала.

2. Исследовать фотонно-кристаллические сенсоры различного дизайна. Оценить воспроизводимость спектральных характеристик сенсоров на основе фотонных кристаллов. Выбрать оптимальные компоненты фотонной структуры (матрицу, частицы, подложку).

3. Предложить приемы математической обработки и интерпретации аналитического сигнала.

4. Провести обнаружение углеводородов в воздухе и воде. Исследовать зависимости формирования аналитического сигнала, воспроизводимость аналитического отклика, возможность многократного использования и регенерации сенсора при обнаружении углеводородов.

5. Применить фотонно-кристаллические сенсоры для обнаружения нефти и нефтепродуктов.

6. Применить разработанный подход в качестве варианта аналитического контроля технологического процесса для непрерывного мониторинга и онлайн-анализа воздуха рабочей зоны.

В качестве объектов исследования в работе выступали различные трехмерные фотонно-кристаллические сенсоры из ансамблей полистирольных монодисперсных сферических частиц (МСЧ) диаметрами 170-280 нм, сформированных на поверхностях различной природы (стекло, поликарбонат, полиэтиленте-рефталат, резина) и покрытых различными полимерными матрицами (полидиме-тилсилоксан, поливиниловый спирт, силан-завершенный полиуретан).

Научная новизна работы заключается в:

1. Использовании спектроскопии диффузного отражения в качестве унифицированного интегрального метода измерения оптических характеристик фотонных кристаллов при воздействии аналитов.

2. Разработке дизайна фотонно-кристаллического сенсора, позволяющего производить одновременное обнаружение неполярных углеводородов и регистрацию аналитического отклика с разных сторон сенсора.

3. Применении особых методов математической обработки и интерпретации аналитического сигнала при обнаружении алифатических и ароматических неполярных растворителей.

4. Применении сенсорных матриц на основе фотонных кристаллов при спектрофотометрическом и цветометрическом обнаружении насыщенных алифатических (С5-С10) и ароматических (бензол, толуол и ксилолы) неполярных растворителей, в том числе растворенных в воде, и их паров, а также органического топлива

5. Демонстрации возможности мониторинга ЛОС в воздухе производственного помещения с заданной периодичностью с использованием ФК сенсора.

Практическая значимость работы сформулирована в виде следующих положений:

1. Унифицированный метод определения структурного цвета и регистрации аналитического сигнала фотонно-кристаллических сенсоров в процессе воздействия аналита — метод спектроскопии диффузного отражения.

2. Изготовлен программно-аппаратный комплекс — экспериментальные установки, позволяющие в динамике проводить измерение структурного цвета — отклика сенсоров на основе ФК любого типа, имеющих подложки прозрачные в видимой области электромагнитного спектра на различные аналиты.

3. Разработан подход к непрерывному мониторингу паров ЛОС в рабочей зоне с использованием фотонно-кристаллических сенсоров.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Метод спектроскопии диффузного отражения — унифицированный способ определения структурного цвета и регистрации аналитического сигнала фо-тонно-кристаллических сенсоров в процессе воздействия аналита.

2. Простые в производстве компактные фотонно-кристаллических сенсоры позволяют проводить экспрессное обнаружение соединений, вызывающих набухание полидиметилсилоксана. Прозрачная подложка обеспечивает регистрацию

аналитического сигнала с нечувствительной стороны сенсора непосредственно в ходе анализа.

3. Аналитическое положение о применении метода спектроскопии диффузного отражения доказано при обнаружении товарных нефтепродуктов и нефти как в чистом виде, так в воздухе или воде с использованием фотонно-кристаллических сенсоров.

4. Различие зависимостей формирования аналитического сигнала фотонно-кристаллических сенсоров при обнаружении насыщенных алифатических и ароматических неполярных соединений в совокупности с использованием математической обработки результатов эксперимента делает возможным качественный анализ. Обратимость спектральных характеристик позволяет использовать один сенсор несколько раз.

5. Предложенный комплексный подход создает условия для аналитического контроля технологического процесса — непрерывного мониторинга паров ЛОС с концентрацией на уровне ПДК в рабочей зоне производственного помещения.

Степень достоверности результатов подтверждается достаточным количеством экспериментальных наблюдений с использованием комплекса современных инструментальных методов анализа: спектроскопии диффузного и зеркального отражения, растровой электронной спектроскопии, а также надежными средствами проведения эксперимента, осуществлением обработки полученных результатов методами математической статистики и интерпретацией результатов с использованием современного программного обеспечения.

Апробация работы. Основные результаты работы представлены на международных и всероссийских конференциях: XXIV, XXV Международных научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов" (РФ, Москва, 2017, 2018 г.), 8-ом Международном симпозиуме ШРАС "Макро- и су-прамолекулярная архитектура и материалы" (РФ, Сочи, 2017 г.), Третьем съезде аналитиков России (РФ, Москва 2017 г.), Шестой республиканской научной конференции по аналитической химии "Аналитика РБ-2018" (Беларусь, Минск,

2018 г.), XI Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды "Экоаналитика-2019" (РФ, Пермь, 2019 г.), XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (РФ, Санкт-Петербург, 2019 г.), III Всероссийской конференции по аналитической спектроскопии с международным участием (РФ, Туапсе, 2019 г.), Пятой научно-технической конференции студентов и аспирантов МИРЭА — Российского технологического университета (РФ, Москва, 2020).

Гранты. Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ № 18-03-00397.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 3 научные статьи в журналах, индексируемых в базах данных Web of Science, Scopus, RSCI, изданиях из перечня, рекомендованных Минобрнауки России, а также 10 тезисов докладов международных и российских конференций.

Личный вклад автора. В основу диссертации положены результаты научных исследований, проведенных автором в период 2016-2020 гг. на кафедре аналитической химии химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. Личный вклад состоит в общей постановке задач исследования, в поиске, систематизации и анализе литературных данных, организации и проведении всех экспериментальных этапов, обработке и анализе полученных результатов, интерпретации и оформлении экспериментальных данных, подготовке материалов к публикации и представлении результатов исследований на конференциях, формулировании научных положений, выносимых на защиту, и выводов. В выполнении отдельных разделов работы принимали участие студенты С.М. Антропов, А.С. Поздеев, Г.Д. Сердюков, Ю.О. Добровольский и Е.В. Исан-баева, у которых автор был соруководителем курсовых и дипломной работ.

Объем и структура работы. Представленная работа изложена на 170 страницах машинописного текста, иллюстрирована 68 рисунками и 9 таблицами. Работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, заключения, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 294 источника.

Обзор литературы Глава 1. Фотонные кристаллы в химическом анализе

На протяжении многих веков самые красивые и яркие цвета различных предметов, найденных в природе (например, жуков, бабочек и минерала — опала), очаровывали людей. Эти явления опираются на исключительно физические эффекты: рассеяние, отражение, преломление, дифракцию и интерференцию, результат называют "структурным цветом", феноменом, который постоянно привлекает внимание многих поколений ученых.

Еще 1887 г. лорд Рэйли продемонстрировал ФЗЗ в Ш периодической структуре — брэгговском зеркале [1, 2]. Однако первая идея управления спонтанным излучением в 3Э периодической структуре предложена Быковым В.П. в 1972 г [3]. В 1987 г. Эли Яблонович и Саджив Джон расширили концепцию запрещенной зоны на 2Э и 3Э структуры и ввели термин "фотонный кристалл" [4, 5].

В начале исследований целью было нахождение структуры с полной фотонной запрещенной зоной, посредством усовершенствования вычислительных методов.

1.1. Фотонные кристаллы и фотонные запрещенные зоны

1.1.1. Общая характеристика фотонных кристаллов

Фотонные кристаллы — это метаматериалы (§опюаррагеП2) с упорядоченной структурой, с характерным периодическим изменением показателя преломления (диэлектрической проницаемости) в пространстве с периодом, допускающим брэгговскую дифракцию света, проявляющуюся в иризации. Модуляция показателя преломления приводит к появлению дискретизации уровней энергии для электромагнитных волн, т. е. возникновению зонной структуры для фотонов. Это

2 gonioapparent, adj — pertaining to change in appearance with change in illumination angle or viewing angle (ASTM E284 - 17).

позволяет получить разрешенные и запрещенные зоны для энергий фотонов, аналогично принципу действия полупроводниковых материалов, подчиняющихся зонной теории твердого тела с той лишь разницей, что вместо электронов и дырок, выступающих в роли носителей заряда, в процессе преломления участвуют фотоны, а это приводит к избирательному отражению света. Практически это означает, что фотон с энергией, соответствующей фотонной запрещенной зоне, будет отражаться, а фотон с энергией, соответствующей разрешенной зоне, будет распространяться в кристалле. Число ФЗЗ фотонного кристалла определяется геометрическими параметрами кристалла и его показателями преломления.

Известны как двухкомпонентные, так и многокомпонентные фотонные наноструктуры, которые классифицируют по размерности модуляции профиля показателя преломления в пространстве как одно-, двух- или трехмерные (рис. 1).

Ш: слои 20: цилиндры ЗО: сферы

профиль структура профиль структура профиль структура

Двухкомпонентные фотонные кристаллы

Многокомпонентные фотонные кристаллы

трехкомпонентные фотонные кристаллы

фотонные кристаллы с неоднородной компонентой

Рис. 1. Классификация фотонных кристаллов по размерности [6].

Наиболее простыми вариантами являются одномерные ФК, в которых периодичность наблюдается только в одном направлении. Они в первую очередь известны как брэгговское зеркало или распределенный брэгговский отражатель и

состоят из параллельных друг другу слоев материалов с разным показателем преломления [7, 8]. Двухмерные ФК характеризуются периодичностью в двух пространственных направлениях, а трехмерные — в трех. Примерами таких ФК являются периодические массивы цилиндров или шариков из одного материала, помещенные в матрицу другого; природный камень опал обладает трехмерной периодической структурой.

Волна, проходящая через регулярно упорядоченную структуру, подчиняется условию Вульфа-Брэгга. Поскольку диаметр частиц в узлах решетки лежит в субмикронном диапазоне, дифракции подвержена видимая область спектра, при этом необходимо учитывать преломление лучей при прохождении через среды с различным показателем преломления. Объединяя закон Вульфа-Брэгга с законом Снеллиуса для трехмерного ФК с гранецентрированной кубической решеткой (ГЦК), получим следующее равенство [9-12]:

тХ = п1^ - п^ 2 в , (1)

где т — порядок дифракционного максимума, X — длина волны максимума на полосе отражения, ^111 — межплоскостное расстояние между кристаллическими плоскостями (111), пец — эффективный показатель преломления структуры, п^ — показатель преломления среды, из которого падает свет, в — угол падения.

Среди различных методов усреднения для нахождения эффективного показателя преломления наиболее часто используют уравнение Максвелла-Гарнетта:

= П]ф1 + пф (2)

Из уравнения (1) следует, что достигнуть изменения длины волны отраженного излучения ФК можно в случае, если аналит окажет воздействие на эффективный показатель преломления, постоянную решетки или фактор заполнения. Эти параметры могут меняться в результате механических или химических воздействий.

Энергетическое положение ФЗЗ определяется периодом модуляции показателя преломления, а ширина ФЗЗ — контрастом показателя преломления [13].

Ширина ФЗЗ, АХ, нормированная на длину волны ФЗЗ, составляет примерно пропорциональный показателю преломления контраст между частицей и матрицей, нормализованный с эффективным показателем преломления:

дх п - п

м ж , (3)

Фотонные кристаллы характеризуются наличием полной запрещенной зоны, псевдо-запрещенной или стоп-зоны. Если электромагнитная волна определенной длины не может выходить/входить в ФК вдоль какого-либо кристаллографического направления (или нескольких направлений), зону называют псевдо-запрещенной. Тогда как под стоп-зоной подразумевают диапазон длин волн, не распространяющихся в каком-либо определенном направлении. Полная запрещенная зона формируется в том случае, если существует перекрытие стоп-зон для всех направлений. Двухмерные и одномерные ФК, в отличие от трехмерных, не обладают полной запрещенной зоной и псевдо-запрещенной зоной, а имеют только стоп-зоны [14-16]. Необходимо отметить, что различным направлениям в ФК соответствует различная периодичность. Следовательно, возможно значительное смещение положения середин стоп-зон друг относительно друга для разных кристаллографических направлений. Для перекрытия стоп-зон необходимо сделать их ширину достаточно большой, что достигается изготовлением ФК из материалов с высоким показателем преломления. С другой стороны, перекрытие стоп-зон легче обеспечить при более изотропной периодичности, т. е. при форме зон Брил-люэна близкой к сферической. Для периодических структур наиболее симметричной формой зоны Бриллюэна обладает ГЦК решетка.

1.1.2. Особенности коллоидной кристаллической структуры

Термодинамически самоорганизация МСЧ имеет тенденцию формировать плотнейшие шаровые упаковки, такие как гранецентрированные кубические и гексагональную плотноупакованную (ГПУ) решетки. В обеих структурах сферические частицы занимают 74 % объема. Теоретический расчет показал, что струк-

тура ГЦК имеет несколько более низкую свободную энергию Гиббса, чем структура ГПУ с разницей около 0,005RT [17, 18]. Поскольку эта разница очень мала, структура, полученная в результате седиментации, может представлять собой композицию двух структур (смесь различных кристаллических фаз), вследствие произвольной укладки слоев частиц (например: ABАCВAB...) [19-22]. Рассмотрим две основные проблемы, с которыми сталкиваются при изготовлении упорядоченных структур — кристаллических коллоидных массивов (ККМ): случайное наложение гексагональных плотноупакованных плоскостей при коллоидной организации и развитие трещин при испарении растворителя из дисперсий. Известно, что разупорядоченность даже менее 2 % от постоянной решетки полностью разрушает запрещенную зону [23].

Распространенным дефектом высокоупорядоченных ККМ является растрескивание. Он возникает из-за сольватного слоя на МСЧ, толщина которого составляет порядка 1-10 нм. При формировании ККМ сольватированными коллоидами последующее полное высушивание приводит к усадке ККМ с образованием трещин. Избежать растрескивания можно посредством заполнения межчастичного пространства либо сборкой совместно с более мелкими коллоидными частицами, либо добавлением небольшого количества реакционноспособных мономеров во время сборки [24].

Определить количество слоев у структуры с ГЦК или ГПУ решеткой можно методом РЭМ, однако он является разрушающим. Существует спектроскопический метод определения количества слоев ККМ по осцилляциям Фабри-Перо, возникающим на спектрах (рис. 2а) в результате интерференции света, отраженного от верхней и нижней поверхностей. При большом количестве слоев (рис. 2б) на спектрах уже не наблюдается осцилляций Фабри-Перо [25, 26].

Комбинируя уравнение (1) и условия интерференции получаем выражение для расчета количества слоев:

N = РКК (4)

1 к (Ч - ч ) (4)

где Ыь — количество слоев, р — положительное число максимумов между этими полосами, Х0, Хр — длины волн, соответствующие разным полосам осцилляции, Хс — положение максимума длины волны на полосе отражения/пропускания (положение полной запрещенной зоны).

Длина волны, нм

Длина волны, нм

Рис. 2. Спектры пропускания многослойных фотонных кристаллов из частиц диаметром -300 нм: (а) 17 слоев и (б) 64 слоя [25, 26].

На рис. 3 представлен случай формирования спектров пропускания и отражения для 3Э ККМ, однако такие же механизмы присущи ФК, состоящим из других структурных элементов. Флуктуация диэлектрической проницаемости частиц ККМ приводит к появлению индуцированной беспорядком фоновой компоненты рассеяния, соответствующей рассеянию Ми на коллоидах. Относительно узкая полоса брэгговского рассеяния взаимодействует с рассеянием Ми посредством конструктивной или деструктивной интерференции, приводя к возникновению резонанса Фано [27, 28].

Исследовано влияние дислокаций на оптические свойства ФК [29]. По измерению отражательной способности обнаружено, что характерный пик отражения Брэгга, соответствующий ФЗЗ, расширился и стал плоским. Эти эффекты усиливаются при увеличении количества дефектов.

Рассеяние света в фотонных кристаллах (схема)

(а)

(б)

рассеяние Ми

200 400 600 800

Длина волны, нм

(в)

рассеяние Брэгга

Длина волны, нм

резонанс Фано

Длина волны, нм

Рис. 3. Схемы формирования спектров пропускания на кристаллическом коллоидном массиве, (а) структурный элемент, (б) идеальная структура и (в) структура с беспорядком [6].

Приведенные дефекты типичны для ККМ в целом. Существует ряд специфичных дефектов, проявляющихся в зависимости от метода формирования структуры. Так, например, в методе естественной седиментации в поле силы тяжести растущий образец разбивается на множество разориентированных друг относительно друга доменов [20].

Модель бездефектного кристаллического коллоидного массива (рис. 4а) формирует фурье-образ с четкими максимумами (рис. 4д). Фурье-образ ККМ, собранного из полидисперсных частиц, практически не нарушает положение центров частиц (рис. 4б), и, следовательно, не вносит искажений в положение пиков периодичности (рис. 4ж). Полидисперсность частиц вносит вклад в "крылья" контуров (они поднимаются в областях, соответствующих изменению размеров частиц).

Трещины в ККМ (рис. 4в), как и наличие некоррелированного шума, дают шумовой вклад в фурье-образ (рис. 4з). Шум вносит аддитивную шумовую составляющую на всех частотах и направлениях. Идеально разупорядоченная структура, ее также называют фотонным стеклом, не имеет максимумов на фурье-образе (рис. 4и). Также разброс частиц по размерам приводит к росту числа то-

чечных и линейных дефектов. Из-за разброса по размерам коллоиды отклоняются от идеальных кристаллографических позиций, вызывая рассеяние света. В результате нарушается дальний порядок в структурах такого типа и значительно ухудшаются оптические свойства [20].

(а) (б) (в) (г)

Рис. 4. Дефекты фотонных структур: (а) бездефектная, (б) с разным диаметром коллоидов, (в) с трещинами (полидоменная), (г) неупорядоченная (фотонное стекло) и их фурье-образы, соответственно, д, ж, з, и [30, 31].

При сопоставлении фурье-спектров (рис. 4) можно сделать вывод, что более упорядоченным поверхностям ККМ соответствуют более глубокие и узкие полосы поглощения, отвечающие стоп-зонам в направлении {111}. На уширение пиков фурье-образа влияют структурные дефекты, находящиеся на внешней поверхности ККМ, а на уширение брэгговского провала оказывают влияние дефекты, расположенные в направлении, перпендикулярном поверхности ККМ. Корреляция их ширины позволяет предположить, что для тонких ККМ структурные дефекты распределены однородно по всему объему, в отличие от многослойных

ККМ, в которых количество структурных дефектов изменяется вдоль оси роста [21].

Определение наличия и количества дефектов возможно методом сканирования образца с помощью сфокусированного лазерного луча. Подход позволяет определить большие "монокристаллические" области и построить "карту" доменов [32].

1.1.3. Моделирование фотонных кристаллов

Положение ФЗЗ можно определить из уравнения Брэгга-Снеллиуса, однако ее ширина не имеет универсального аналитического вида и может быть рассчитана с помощью уравнений Максвелла. Теоретические основы оптических свойств ФК по большей части базируются на хорошо описанных в физике твердого тела методах вычисления электронных состояний. Кроме расчета спектров пропускания и отражения ФК, необходимо моделирование фотонной зонной структуры [33]. В 1988 г. Джон теоретически показал скалярным методом Корринга-Кона-Ростокера (KKR), что ГЦК решетка имеет полную запрещенную зону между второй и третьей зоной [34]. В дальнейшем метод адаптировали [35], а для расчета спектров пропускания предложен метод "послойного KKR" [36]. В 1990 г. скалярным методом "Plane Wave Method" подтвердили полную ширину запрещенной зоны [37, 38].

Коротко рассмотрим основные методы. Метод "Finite Element Method" позволяет получить очень точные результаты, но для этого требуется много процессорного времени. Метод "Finite-Difference Time-Domain Method" широко используется и сходится без создания чрезмерно сложной ячеистой топологии благодаря своей гибкости. Однако, если нужно получить более точные результаты, необходимо использовать метод "Finite Element Method", так как увеличивается количество элементов в ячеистой топологии [39-41]. Метод "Finite-Difference Frequency-Domain Method" позволяет исследовать ФК с большим количеством слоев, моделируя их послойно [42]. Метод "Finite Integration Technique" — это метод, кото-

Похожие диссертационные работы по специальности «Аналитическая химия», 02.00.02 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Большаков Евгений Сергеевич, 2021 год

Список литературы

1. Lord Rayleigh. On the Maintenance of Vibrations by Forces of Double Frequency, and on the Propagation of Waves through a Medium endowed with a Periodic Structure. // Phil. Mag. S. 5. 1887. V. 24. P. 145-159.

2. Lord Rayleigh. On the Remarkable Phenomenon of Crystalline Reflexion described by Prof. Stokes. // Phil. Mag. S. 5. 1888. V. 26. P. 256-265.

3. Bykov V.P. Spontaneous emission in a periodic structure. // Soviet Journal of Experimental and Theoretical Physics. 1972. V. 35 P. 269.

4. Yablonovitch E. Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. P. 2059-2062.

5. John S. Strong Localization of Photons in Certain Disordered Dielectric Superlat-tices. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. P. 2486-2489.

6. Рыбин, М.В. Иммерсионная спектроскопия фотонных кристаллов на основе синтетических опалов : дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.07 / Рыбин Михаил Валерьевич. СПб. — 2009. — 214 с.

7. Snow P.A., Squire E.K., Russell P.S.J., Canham L. Vapor sensing using the optical properties of porous silicon Bragg mirrors. // J. Appl. Phys. (Melville, NY, U. S.). 1999. V. 86. №. 4. P. 1781-1784.

8. Wang S. Principles of distributed feedback and distributed Bragg-reflector lasers. // IEEE J. Quantum Electron. 1974. V. 10. №. 4. P. 413-427.

9. Baryshev A.V., Kaplyanskii A.A., Kosobukin V. A., Samusev K.B., Usvyat D.E., Limonov M.F. Photonic bandgap structure: From spectroscopy to-wards visualization. // Phys. Rev. B. 2004. V. 70. P. 113104.

10. Yeh P. Optical Waves in Layered Media. / Yeh, P. — New York. Wiley, 1988. — 416 p.

11. Pan G., Kesavamoorthy R., Asher S.A. Nanosecond switchable polymerized crystalline colloidal array Bragg diffracting materials. // JACS. 1998. V. 7863. P. 6525-6530.

12. Головань Л.А., Тимошенко В.Ю., Кашкаров П.К. Оптические свойства нано-композитов на основе пористых систем. // Успехи физических наук. 2007. Т. 177. №. 6. С. 619-638.

13. Shkunov M.N., Vardeny Z.V., DeLongM.C., Polson R.C., Zakhidov A.A., Baugh-man R.H. Tunable, gap-state lasing in switchable directions for opal photonic crystals. // Adv. Funct. Mater. 2002. V. 12. №. 1. P. 21-26.

14. Ho K.M., Chan C.T., Soukoulis C.M. Existence of a photonic gap in periodic dielectric structures. // Physical Review Letters. 1990. V. 65. №. 25. P. 3152.

15. Busch K., John S. Photonic band gap formation in certain self-organizing systems. // Phys. Rev. E. 1998. V. 58. №. 3. P. 3896.

16. Sözüer H.S., Haus J.W., Inguva R. Photonic bands: Convergence problems with the plane-wave method. // Phys. Rev. B. 1992. V. 45. № 24. P. 13962.

17. Bolhuis P.G., Frenkel D., Mau Siun-Choun, Huse D.A. Entropy difference between crystal phases. // Nature. 1997. V. 388. №. 6639. P. 235-236.

18. WoodcockL.V. Entropy difference between the face-centred cubic and hexagonal closepacked crystal structures. // Nature. 1997. V. 385. №. 6612. P. 141-143.

19. Mau S^., Huse D.A. Stacking entropy of hard-sphere crystals. // Phys. Rev. E. 1999. V. 59. №. 4. P. 4396-4401

20. Vlasov Y.A., Astratov V.N., Baryshev A.V., Kaplyanskii A.A., Karimov O.Z., Li-monov M.F. Manifestation of intrinsic defects in optical properties of self-organized opal photonic crystals. // Phys. Rev. E. 2000. V. 61. №. 5. P. 5784.

21. Барышев А.В., Анкудинов А.В., Каплянский А.А., Кособукин В.А., Лимонов М.Ф., Самсуев К.Б., Усвят Д.Е. Оптическая характеризация синтетических опалов. // ФТТ. 2002. Т. 44. №. 9. C.1573-1581.

22. Vekris E., Kitaev V., Perovic D.D., Aitchison J.S., Ozin G.A. Visualization of stacking faults and their formation in colloidal photonic crystal films. // Adv. Mater. 2008. V. 20. №. 6. P. 1110-1116.

23. Li Z.Y., Zhang Z.Q. Photonic Bandgaps in Disordered Inverse-Opal Photonic Crystals. // Adv. Mater. 2001. V. 13. №. 6. 433-436.

24. Hatton B., Mishchenko L., Davis S., Sandhage K.H., Aizenberg J. Assembly of large-area, highly ordered, crack-free inverse opal films. // Proc. Natl. Acad. Sci. 2010. V. 107. №. 23. P. 10354-10359.

25. Jiang P., Bertone J.F., Hwang K.S., Colvin V.L. Single-crystal colloidal multilayers of controlled thickness. // Chem. Mater. 1999. V. 11. №. 8. P. 2132-2140.

26. Jing W., Chun-Wei Y., Fang-Qiong T. Self-assembling three-dimensional colloidal photonic crystal multilayers from aqueous ethanol mixture solutions. // Chin. Phys. 2005. V. 14. №. 8. P. 1581.

27. Rybin M.V., Khanikaev A.B., Inoue M., Samusev K.B., Steel M.J., Yushin G., Li-monov M.F. Fano resonance between Mie and Bragg scattering in photonic crystals. // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 103. №. 2. P. 023901.

28. Rybin M.V., Khanikaev A.B., Inoue M., Samusev A.K., Steel M.J., Yushin G., Li-monov M.F. Bragg scattering induces Fano resonance in photonic crystals. // Photonics and Nanostructures-Fundamentals and Applications. 2010. V. 8. №. 2. P. 86-93.

29. Granlund, H. Fabrication of a Photonic Crystal using self-assembly: A potentially new rear reflector for thin solar cells : дис. - Institutt for elektronikk og tel-ekommunikasjon, 2009.

30. Фотонные кристаллы и нанокомпозиты: структурообразование, оптические и диэлектрические свойства. / [В. Ф. Шабанов и др.] ; отв. ред.: В. Ф. Шабанов, В. Я. Зырянов ; Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т физики им. Л. В. Киренского [и др.]. — Новосибирск : Изд-во Сиб. отд-ния Рос. акад. наук, 2009. — 252 с.

31. García P.D., Sapienza R., López C. Photonic glasses: A step beyond white paint. // Adv. Mater. 2010. V. 22. №. 1. P. 12-19.

32. Sinitskii A., Abramova V., Laptinskaya T., Tretyakov Y.D. Domain mapping of inverse photonic crystals by laser diffraction. // Phys. Lett. A. 2007. V. 366. №. 4-5. P. 516-522.

33. Дифракционная нанофотоника. / [Гаврилов А. В. и др.] ; под ред. В.А. Сой-фера. — М. : Физматлит, 2011. — 679 с.

34. John S., Rangarajan R. Optimal structures for classical wave localization: an alternative to the ioffe-regel criterion. // Phys. Rev. B. 1988. V. 38. №. 14. P. 10101.

35. Wang X., Zhang X.G., Yu Q., Harmon B.N. Multiple-scattering theory for electromagnetic waves. // Phys. Rev. B. 1993. V. 47, №. 8. P. 4161-4167.

36. Modinos A., Stefanou N., Yannopapas V. Applications of the layer-KKR method to photonic crystals. // Opt. Express. 2001. V. 8. P. 197-202.

37. Leung, K.M. Liu, Y.F. Full Vector Wave Calculation of Photonic Band Structures in Face-Centered-Cubic Dielectric Media. // Phys. Rev. Lett. 1990. V.65, №. 21. P. 2646-2649.

38. Satpathy S., Zhang Z., Salehpour M.R. Theory of photon bands in three-dimensional periodic dielectric structures. // Phys. Rev. Lett. 1990. V. 64. №. 11. P. 1239.

39. Kunz, K.S., Luebbers, R.J. The finite difference time domain method for electromagnetics. / Karl, S.K, Luebbers, R.J. — Boca Raton : CRC press, 1993. — 448 p.

40. Yasumoto, K. Electromagnetic Theory and Applications for Photonic Crystals / Yasumoto, K. — Boca Raton : CRC Press, 2006. — 464 p

41. Taflove, A., Hagness, S.C. Computational electrodynamics: the finite-difference time-domain method. / Taflove A., Hagness S.C. — Boston, MA : Artech House, 2005. — 1006 p.

42. Pendry J.B., MacKinnon A. Calculation of photon dispersion relations. // Phys. Rev. Lett. 1992. V. 69. №. 19. P. 2772.

43. Weiland T.A. discretization model for the solution of Maxwell's equations for six-component fields. // ArElU. 1977. V. 31. P. 116-120.

44. Oyhenart L., Vigneras V. Study of finite periodic structures using the generalized Mie theory. // Eur. Phys. J. Appl. Phys. 2007. V. 39. №. 2. P. 95-100.

45. MPB Documentation: Manual. URL: https://mpb.readthedocs.io/en/latest/ (дата обращения: 10.08.2020).

46. Pen E.F., Shatalov I.G. Simulation of the spatial pattern and band-gap structure of holographic photonic crystals. // Opt. Mem. Neural Networks. 2009. V. 18. №. 1. С. 29.

47. Optiwave. URL: https: //optiwave. com/ (дата обращения: 10.08.2020).

48. Synopsys Photonic Solutions. URL: https://www. synopsys.com/photonic-solutions.html (дата обращения: 10.08.2020).

49. FIMMWAVE — Photon Design URL: https: //www. photond.com/products/fimmwave .htm (дата обращения: 10.08.2020).

50. Прохоров, А.М. Большой энциклопедический словарь. / Гл. ред. А.М. Прохоров. — М. : Большая Рос. энцикл.; Спб. : Норинг : Норинг, 1999. — 1434 с.

51. Rysselberghe P.V. Remarks concerning the Clausius-Mossotti law. // J. Phys. Chem. 1932. V. 36. №. 4. P. 1152-1155.

52. Шепурев Э.И. Оптические свойства стеклообразных органических полимеров. // Оптико-механич. промышленность. 1986. № 1. С. 51-55

53. Чалых А.Е., Шмалий О.Н., Авгонов А. Рефрактометрия эпоксидных олиго-меров. // Высокомолек. соед. - Сер. Б. 1996. Т. 38. № 8. С. 1445-1448.

54. Satoshi A. Communication of an indicator of refraction and structure of statistical polymers. // Kobyncu karaky, Kobunshi kagaku. 1972. V. 29. № 330. P. 723-727

55. Schnepf M.J., Mayer M., Kuttner C., Tebbe M., Wolf D., Dulle M., Altantzis T., Formanek P., Förster S., Bals S., König T.A.F., Fery A. Nanorattles with tailored electric field enhancement. // Nanoscale. 2017. V. 9. №. 27. P. 9376-9385.

56. Schneider F., Draheim J., Kamberger R., Wallrabe U. Process and material properties of polydimethylsiloxane (PDMS) for Optical MEMS. // Sens. Actuators, A. 2009. V. 151. №. 2. P. 95-99.

57. Brasse Y., Müller M. B., Karg M., Kuttner C., König T. A. F., Fery A. Magnetic and electric resonances in particle-to-film-coupled functional nanostructures. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018. V. 10. №. 3. P. 3133-3141.

58. Sultanova N., Kasarova S., Nikolov I. Dispersion proper ties of optical polymers. // Acta Phys. Pol., A. 2009. V. 116. №. 4. P. 585.

59. König T.A., Ledin P.A., Kerszulis J., Mahmoud M.A., El-Sayed M.A., Reynolds J.R., Tsukruk V.V. Electrically tunable plasmonic behavior of nanocube-polymer nanomaterials induced by a redox-active electrochromic polymer. // ACS nano. 2014. V. 8. №. 6. P. 6182-6192.

r

60. Míguez H., Meseguer F., López C., Blanco A., Moya J. S., Requena J., Mifsud A. Fornés V. Control of the photonic crystal properties of fcc-packed submicrometer SiO2 spheres by sintering. // Adv. Mater. 1998. V. 10. №. 6. P. 480-483.

61. Arshady R. Suspension, emulsion, and dispersion polymerization: A methodological survey. // Colloid Polym. Sci. 1992. V. 270. №. 8. P. 717-732.

62. Zhenxing H., Xiaowei Y., Junliang L., Yuping Y., Ling W., Yanwei Z. An investigation of the effect of sodium dodecyl sulfate on quasi-emulsifier-free emulsion polymerization for highly monodisperse polystyrene nanospheres. // Eur. Polym. J. 2011. V. 47. №. 1. P. 24-30.

63. Goodwin J.W., Hearn, J., Ho C.C., Ottewill R.H. The preparation and characterisation of polymer latices formed in the absence of surface active agents. // Br. Polym. J. 1973. V. 5. №. 5. P. 347-362.

64. Goodwin J.W., Ottewill R.H., Pelton R., Vianello G., Yates D.E. Control of particle size in the formation of polymer latices. // Br. Polym. J. 1978. V. 10. №. 3. P. 173-180.

65. Bolt P.S., Goodwin J.W., Ottewill R.H. Studies on the preparation and characterization of monodisperse polystyrene latices. VI. Preparation of Zwitterionic latices. // Langmuir. 2005. V. 21. №. 22. P. 9911-9916.

66. Shibuya K., Nagao D., Ishii H., Konno M. Advanced soap-free emulsion polymerization for highly pure, micron-sized, monodisperse polymer particles. // Polymer. 2014. V. 55. №. 2. P. 535-539.

67. Ishii H., Ishii M., Nagao D., Konno M. Advanced synthesis for monodisperse polymer nanoparticles in aqueous media with sub-millimolar surfactants. // Polymer. 2014. V. 55. №. 12. P. 2772-2779.

68. Suwa T., Watanabe T., Okamoto J., Machi S. Emulsifier-free emulsion polymerization of tetrafluoroethylene by radiation. V. Effect of reaction conditions on the stability of polytetrafluoroethylene latex. // J. Polym. Sci. Polym. Chem. Ed. 1979. V. 17. №. 2. P. 503-516.

69. Pichot C., Graillat C., Glukhikh V. Some aspects of inverse emulsion copolymer-ization of acrylamide with methacrylic acid. // Makromol. Chem. 1985. V. 10. №. S19851. P. 199-214.

70. Xue F., Meng Z., Wang Y., Huang S., Wang Q., Lu W., Xue M. A molecularly imprinted colloidal array as a colorimetric sensor for label-free detection of p-nitrophenol. // Anal. Methods. 2014. V. 6. №. 3. P. 831-837.

71. Guo C., Zhou C., Sai N., Ning B., Liu M., Chen H., Gao Z. Detection of bisphenol A using an opal photonic crystal sensor. // Sens. Actuators, B. 2012. V. 166. P. 17-23.

72. Pelton R. Temperature-sensitive aqueous microgels. // Adv. Colloid Interface Sci. 2000. V. 85. №. 1. P. 1-33.

73. Lee H.Y., Lee S.J., Cheong I.W., Kim J.H. Microencapsulation of fragrant oil via in situ polymerization: effects of pH and melamine-formaldehyde molar ratio. // J. Microencapsulation. 2002. V. 19. №. 5. P. 559-569.

74. Hong K., Park S. Melamine resin microcapsules containing fragrant oil: synthesis and characterization. // Mater. Chem. Phys. 1999. V. 58. №. 2. P. 128-131.

75. Зубов П.И., Воробьева З.А., Влодавец И.Н. Коллоидный журнал. 1967. Т. 32. С. 609-611.

76. Choi S.W., Zhang Y., Thomopoulos S., Xia Y. In vitro mineralization by preosteo-blasts in poly (DL-lactide-co-glycolide) inverse opal scaffolds reinforced with hydroxyapatite nanoparticles. // Langmuir. 2010. V. 26. №. 14. P. 12126-12131.

77. Choi S.W., Zhang Y., Xia Y. Three-dimensional scaffolds for tissue engineering: the importance of uniformity in pore size and structure. // Langmuir. 2010. V. 26. №. 24. P. 19001-19006.

78. Choi S.W., Zhang Y., Xia Y. A temperature-sensitive drug release system based on phase-change materials. // Angew. Chem., Int. Ed. 2010. V. 49. №. 43. P. 79047908.

79. Sun X., Li Y. Colloidal carbon spheres and their core/shell structures with noble-metal nanoparticles. // Angew. Chem., Int. Ed. 2004. V. 43. №. 5. C. 597601.

80. Chen W., Meng Z., Xue M., Shea K.J. Molecular imprinted photonic crystal for sensing of biomolecules. // Mol. Imprinting. 2016. V. 1. P. 1-12.

81. Yan X., Wang Y., Liu H., Li R., Qian C. Synthesis and Characterization of Mela-mine-Formaldehyde Microcapsules Containing Pyraclostrobin by In situ Polymerization. // Polym. Sci., Ser. B. 2018. V. 60. №. 6. P. 798-805.

82. Stöber W., Fink A., Bohn E. Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range. // J. Colloid Interface Sci. 1968. V. 26. №. 1. P. 62-69.

83. Razo D.A.S., Pallavidino L., Garrone E., Geobaldo F., Descrovi E., Chiodoni A., Giorgis F. A version of Stöber synthesis enabling the facile prediction of silica nanospheres size for the fabrication of opal photonic crystals. // J. Nanopart. Res. 2008. V. 10. №. 7. P. 1225-1229.

84. Bogush G.H., Tracy M.A., Zukoski Iv C. F. Preparation of monodisperse silica particles: control of size and mass fraction. // J. Non-Cryst. Solids. 1988. V. 104. №. 1. P. 95-106.

85. Barringer E.A., Bowen H.K. Formation, packing, and sintering of monodisperse TiÜ2 powders. // J. Am. Ceram. Soc. 1982. V. 65. №. 12. P. 199-201.

86. Look J.L., Zukoski C.F. Shear induced aggregation during the precipitation of titanium alkoxides. // J. Colloid Interface Sci. 1992. V. 153. №. 2. P. 461-482.

87. Jean J.H., Ring T.A. Nucleation and growth of monosized titania powders from alcohol solution. // Langmuir. 1986. V. 2. №. 2. P. 251-255.

88. Jiang X., Herricks T., Xia Y. Monodispersed spherical colloids of titania: synthesis, characterization, and crystallization. // Adv. Mater. 2003. V. 15. №. 14. P. 1205-1209.

89. Jezequel D., Guenot J., Jouini N., Fievet F. Submicrometer zinc oxide particles: Elaboration in polyol medium and morphological characteristics. // J. Mater. Res. 1995. V. 10. №. 1. P. 77-83.

90. Seelig E.W., Tang B., Yamilov A., Cao H., Chang R.P. Self-assembled 3D photonic crystals from ZnO colloidal spheres. // Mater. Chem. Phys. 2003. V. 80. №. 1. P. 257-263.

91. Fievet F., Lagier J.P., Figlarz M. Preparing monodisperse metal powders in micrometer and submicrometer sizes by the polyol process. // MRS Bull. 1989. V. 14. №. 12. P. 29-34.

92. Andreescu D., Matijevic E., Goia D.V. Formation of uniform colloidal ceria in polyol. // Colloids Surf., A. 2006. V. 291. №. 1-3. P. 93-100.

93. Li J.G., Li X., Sun X., Ikegami T., Ishigaki T. Uniform colloidal spheres for (Yi-xGdx)2O3 (x = 0 - 1): Formation mechanism, compositional impacts, and physicochemical properties of the oxides. // Chem. Mater. 2008. V. 20. №. 6. P. 2274-2281.

94. Tok H.A., Boey F.Y.C., Huebner R., Ng S.H. Synthesis of dysprosium oxide by homogeneous precipitation. // J. Electroceram. 2006. V. 17. №. 1. V. 75-78.

95. Matijevic E., Murphy W.D. Preparation and properties of monodispersed spherical colloidal particles of cadmium sulfide. // J. Colloid Interface Sci. 1982. V. 86. №. 2. P. 476-484.

96. Li X.H., Li J.X., Li G.D., Liu D.P., Chen J.S. Controlled synthesis, growth mechanism, and properties of monodisperse CdS colloidal spheres. // Chemistry - A European Journal. 2007. V. 13. №. 31. P. 8754-8761.

97. Chiu G. The preparation of monodisperse zinc sulfide sols. // J. Colloid Interface Sci. 1981. V. 83; №. 1. P. 309-310.

98. Sugimoto T., Dirige G. E., Muramatsu A. Synthesis of monodisperse CdS and ZnS particles from concentrated solutions of the EDTA-metal complexes. // J. Colloid Interface Sci. 1996. V. 180. №. 1. P. 305-308.

99. Sugimoto T., Dirige G.E., Muramatsu A. Formation mechanism of monodisperse CdS particles from concentrated solutions of Cd-EDTA complexes. // J. Colloid Interface Sci. 1996. V. 182. №. 2. P. 444-456.

100. Zhong H., Wei Z., Ye M., Yan Y., Zhou Y., Ding Y., Yang C., Li Y. Monodispersed ZnSe colloidal microspheres: preparation, characterization, and their 2D arrays. // Langmuir. 2007. V. 23. №. 17. P. 9008-9013.

101. Wang Y., Angelatos A.S., Caruso F. Template synthesis of nanostructured materials via layer-by-layer assembly. // Chem. Mater. 2008. V. 20. №. 3. P. 848-858.

102. Velikov K.P., Moroz A., van Blaaderen A. Photonic crystals of core-shell colloidal particles. // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 80. №. 1. P. 49-51.

103. Ohmori M., Matijevic E. Preparation and properties of uniform coated inorganic colloidal particles: 8. Silica on iron. // J. Colloid Interface Sci. 1993. V. 160. №. 2. P. 288-292.

104. Hanprasopwattana A., Srinivasan S., Sault A.G., Datye A.K. Titania coatings on monodisperse silica spheres (characterization using 2-propanol dehydration and TEM). // Langmuir. 1996. V. 12. №. 13. P. 3173-3179.

105. Kawahashi N., Persson C., Matijevic E. Zirconium compounds as coatings on polystyrene latex and as hollow spheres. // J. Mater. Chem. 1991. V. 1. №. 4. P. 577-582.

106. Agrawal M., Pich A., Gupta S., Zafeiropoulos N.E., Simon P., Stamm M. Synthesis of novel tantalum oxide sub-micrometer hollow spheres with tailored shell thickness. // Langmuir. 2008. V. 24. №. 3. P. 1013-1018.

107. Huang C.C., Liu T.Y., Su C.H., Lo Y.W., Chen J.H., Yeh C.S. Superparamagnetic hollow and paramagnetic porous Gd2Û3 particles. // Chem. Mater. 2008. V. 20. №. 12. P. 3840-3848.

108. Li G., Yu M., Wang R., Wang Z., Quan Z., Lin J. Fabrication and photoluminescence properties of core-shell structured spherical SiO2@Gd2Ti2O7: Eu3+ phosphors. // J. Mater. Res. 2006. V. 21. №. 9. P. 2232-2240.

109. Breen M.L., Dinsmore A.D., Pink R.H., Qadri S.B., Ratna A.B. Sonochemically produced ZnS-coated polystyrene core-shell particles for use in photonic crystals. // Langmuir. 2001. V. 17. №. 3. P. 903-907.

110. Peng Q., Xu S., Zhuang Z., WangX., Li Y. A general chemical conversion method to various semiconductor hollow structures. // Small. 2005. V. 1. №. 2. P. 216221.

111. Zhong Z., Yin Y., Gates B., Xia Y. Preparation of mesoscale hollow spheres of TiO2 and SnO2 by templating against crystalline arrays of polystyrene beads. // Adv. Mater. 2000. V. 12. №. 3. P. 206-209.

112. Caruso F. Nanoengineering of particle surfaces. // Adv. Mater. 2001. V. 13. №. 1. P. 11-22.

113. Lou X.W., Archer L.A., Yang Z. Hollow micro-/nanostructures: Synthesis and applications. // Adv. Mater. 2008. V. 20. №. 21. P. 3987-4019.

114. Li Y., Sun Z., Zhang J., Zhang K., Wang Y., Wang Z., Chen X., Zhu S., Yang B. Polystyrene@TiO2 core-shell microsphere colloidal crystals and nonspherical macro-porous materials. // J. Colloid Interface Sci. 2008. V. 325. №. 2. P. 567572.

115. Yao T., Lin Q., Zhang K., Zhao D., Lv H., Zhang J., Yang B. Preparation of SiO2@polystyrene@polypyrrole sandwich composites and hollow polypyrrole

capsules with movable SiO2 spheres in-side. // J. Colloid Interface Sci. 2007. V. 315. №. 2. P. 434-438.

116. Fleischhaker F., Zentel R. Photonic crystals from core-shell colloids with incorporated highly fluorescent quantum dots. // Chem. Mater. 2005. V. 17. №. 6. P. 1346-1351.

117. Bishop K.J., Wilmer C.E., Soh S., Grzybowski B.A. Nanoscale forces and their uses in self-assembly. // Small. 2009. V. 5. №. 14. P. 1600-1630.

118. Walker D.A., Kowalczyk B., de La Cruz M.O., Grzybowski B.A. Electrostatics at the nanoscale. // Nanoscale. 2011. V. 3. №. 4. P. 1316-1344.

119. Velev O.D., Gupta S. Materials Fabricated by Micro-and Nanoparticle Assembly-The Challenging Path from Science to Engineering. // Adv. Mater. 2009. V. 21. №. 19. P. 1897-1905.

120. Davis K.E., Russel W.B., Glantschnig W.J. Disorder-to-Order Transition in Settling Suspensions of Colloidal Silica: X-ray Measurements. // Science. 1989. V. 245. №. 4917. P. 507-510.

121. Salvarezza R.C., Vázquez L., Miguez H., Mayoral R., Lopez C., Meseguer F. Edward-Wilkinson Behavior of Crystal Surfaces Grown By Sedimentation of SiO2 Nanospheres. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. №. 22. P. 4572.

122. Davis K.E., Russel W.B., Glantschnig W.J. Settling suspensions of colloidal silica: observations and X-ray measurements. // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1991. V. 87. №. 3. P. 411-424.

123. Miguez H., Meseguer F., Lopez C., Mifsud A., Moya J.S., Vazquez L. Evidence of FCC crystallization of SiO2 nanospheres. // Langmuir. 1997. V. 13. №. 23. P. 6009-6011.

124. Blanco A., Chomski E., Grabtchak S., Ibisate M., John S., Leonard S.W., Lopez C., Meseguer F., Muguez H., Mondia J.P., Ozin G.A., Toader O., van Driel H.M. Large-scale synthesis of a silicon photonic crystal with a complete three-dimensional bandgap near 1.5 micrometres. // Nature. 2000. V. 405. №. 6785. P. 437-440.

125. Mayoral R., Requena J., Moya J.S., López C., Cintas A., Miguez H., Meseguer F.,

r

Vázquez L., Holgado M., Blanco A. 3D Long-range ordering in ein SiO2 submi-crometer-sphere sintered superstructure. // Adv. Mater. 1997. V. 9. №. 3. P. 257260.

126. Meseguer F., Blanco A., Mtiguez H., Garctia-Santamartia F., Ibisate M., Ltopez C. Synthesis of inverse opals. // Colloids Surf., A. 2002. V. 202. №. 2-3. P. 281290.

127. Zhu J., Li M., Rogers R., Meyer W., Ottewill R.H. Crystallization of hard-sphere colloids in microgravity. // Nature. 1997. V. 387. №. 6636. P. 883-885.

128. Van Blaaderen A., Ruel R., Wiltzius P. Template-directed colloidal crystallization. // Nature. 1997. V. 385. №. 6614. P. 321-324.

129. Arutinov G., Brichkin S.B., Razumov V.F. Self-Assembling of polystyrene microsphere monolayers by spin-coating. // Nanotechnol. Russ. 2010. V. 5. №. 1-2. P. 67-72.

130. Shinde S.S., Park S. Oriented colloidal-crystal thin films of polystyrene spheres via spin coating. // J. Semicond. 2015. V. 36. №. 2. P. 023001.

131. Mihi A., Ocaña M., Míguez H. Oriented colloidal-crystal thin films by spin-coating microspheres dispersed in volatile media. // Adv. Mater. 2006. V. 18. №. 17. P. 2244-2249.

132. Jiang P., McFarland M.J. Large-scale fabrication of wafer-size colloidal crystals, macroporous polymers and nanocomposites by spin-coating. // J. Am. Chem. Soc. 2004. V. 126. №. 42. P. 13778-13786.

133. Jiang P., Prasad T., McFarland M.J., Colvin V.L. Two-dimensional nonclose-packed colloidal crystals formed by spincoating. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. №. 1. P. 011908.

134. Wang D., Mohwald H. Rapid fabrication of binary colloidal crystals by stepwise spin-coating. // Adv. Mater. 2004. V. 16. №. 3. P. 244-247.

135. Jiang P., McFarland M.J. Wafer-scale periodic nanohole arrays templated from two-dimensional nonclose-packed colloidal crystals. // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. №. 11. P. 3710-3711.

136. Fulda K.U., Tieke B. Langmuir films of monodisperse 0.5 ^m spherical polymer particles with a hydrophobic core and a hydrophilic shell. // Adv. Mater. 1994. V. 6. №. 4. P. 288-290.

137. Reculusa S., Ravaine S. Synthesis of colloidal crystals of controllable thickness through the Langmuir-Blodgett technique. // Chem. Mater. 2003. V. 15. №. 2. P. 598-605.

138. Hur J., Won Y.Y. Fabrication of high-quality non-close-packed 2D colloid crystals by template-guided Langmuir-Blodgett particle deposition. // Soft Matter. 2008. V. 4. №. 6. P. 1261-1269.

139. Bardosova M., Dillon F.C., Pemble M.E., Povey I.M., TredgoldR.H. Langmuir-Blodgett assembly of colloidal photonic crystals using silica particles prepared without the use of surfactant molecules. // J. Colloid Interface Sci. 2009. V. 333. №. 2. P. 816-819.

140. Vogel N., Weiss C.K., Landfester K. From soft to hard: the generation of functional and complex colloidal monolayers for nanolithography. // Soft Matter. 2012. V. 8. №. 15. P. 4044-4061.

141. Cabrera E.J., Jaller L.M., Amade R., Portal, S.M., Pascual E., Bertran, E. Photonic Characteristics of Langmuir-Blodgett Self-Assembled Monolayers of Colloidal Silica Particles. // Nanosci. Nanotechnol. Lett. 2013. V. 5. №. 1. P. 41-45.

142. Van Duffel B., Robin H.A., De Schryver F.C. Schoonheydt R.A. Langmuir-Blodgett deposition and optical diffraction of two-dimensional opal. // J. Mater. Chem. 2001. V. 11. №. 12. P. 3333-3336.

143. Kohoutek T., Parchine M., Bardosova M., Pemble M.E. Controlled self-assembly of Langmuir-Blodgett colloidal crystal films of monodispersed silica particles on non-planar substrates. // Colloids Surf., A. 2020. V. 593. P. 124625.

144. Zhang L., Xiong Z., Shan L., Zheng L., Wei T., Yan Q. Layer-by-Layer Approach to (2+1)D Photonic Crystal Superlattice with Enhanced Crystalline Integrity. // Small. 2015. V. 11. №. 37. P. 4910-4921.

145. Romanov S.G., Bardosova M., Pemble M., Torres C.M.S. (2+1)-dimensional photonic crystals from Langmuir-Blodgett colloidal multilayers. // Appl. Phys. Lett.

2006. V. 89. №. 4. P. 043105.

146. Pemble M.E., Bardosova M., Povey I.M., Tredgold R.H., Whitehead D. Novel photonic crystal thin films using the Langmuir-Blodgett approach. // Phys. B.

2007. V. 394. №. 2. P. 233-237.

147. Lazarov G.S., Denkov N.D., Velev O.D., Kralchevsky P.A., Nagayama K. Formation of two-dimensional structures from colloidal particles on fluorinated oil substrate. // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1994. V. 90. №. 14. P. 2077-2083.

148. Kralchevsky P.A., Denkov N.D. Capillary forces and structuring in layers of colloid particles. // Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2001. V. 6. №. 4. P. 383-401.

149. Лебедев-Степанов П.В., Кадушников Р.М., Молчанов С.П., Иванов А.А., Митрохин В.П., Власов К.О., Рубин Н.И., Юрасик Г.А., Назаров В.Г., Алфимов М.В. Самосборка наночастиц в микрообъеме коллоидного раствора: физика, моделирование, эксперимент. // Российские нанотехнологии. 2013. Т. 8. №. 3-4. С. 5-23.

150. Fustin C.A., Glasser G., Spiess H.W., Jonas U. Site-Selective Growth of Colloidal Crystals with Photonic Properties on Chemically Patterned Surfaces. // Adv. Mater. 2003. V. 15. №. 12. P. 1025-1028.

151. Wang L., Wan Y., Li Y., Cai Z., Li H.L., Zhao X.S., Li Q. Binary colloidal crystals fabricated with a horizontal deposition method. // Langmuir. 2009. V. 25. №. 12. P. 6753-6759.

152. Плеханов А.И., Калинин Д.В., Сердобинцева В.В. Нанокристаллизация монокристаллических пленок опала и пленочных опаловых гетероструктур. // Российские нанотехнологии. 2006. Т. 1. №. 1-2. С. 245-251.

153. Wong S., Kitaev V., Ozin G.A. Colloidal crystal films: advances in universality and perfection. // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. №. 50. P. 15589-15598.

154. Zheng Z.Y., Liu X.Z., Luo Y.H., Cheng B.Y., Zhang D.Z., Meng Q.B., Wang Y.R. Pressure controlled self-assembly of high quality three-dimensional colloidal photonic crystals. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. №. 5. P. 051910.

155. Zheng Z., Gao K., Luo Y., Li D., Meng Q., Wang Y., Zhang D. Rapidly infrared-assisted cooperatively self-assembled highly ordered multiscale porous materials. // J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130. №. 30. P. 9785-9789.

156. Cai Z., Liu Y.J., Leong E.S., Teng J., Lu X. Highly ordered and gap controllable two-dimensional non-close-packed colloidal crystals and plasmonic-photonic crystals with enhanced optical transmission. // J. Mater. Chem. 2012. V. 22. №. 47. P. 24668-24675.

157. Gu Z.Z., Fujishima A., Sato O. Fabrication of high-quality opal films with controllable thickness. // Chem. Mater. 2002. V. 14. №. 2. P. 760-765.

158. Deleuze C., Sarrat B., Ehrenfeld F., Perquis S., Derail C., Billon L. Photonic properties of hybrid colloidal crystals fabricated by a rapid dip-coating process. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2011. V. 13. №. 22. P. 10681-10689.

159. Armstrong E., Khunsin W., Osiak M., Blomker M., Torres C.M.S., O'Dwyer C. Ordered 2D Colloidal Photonic Crystals on Gold Substrates by Surfactant-Assisted Fast-Rate Dip Coating. // Small. 2014. V. 10. №. 10. P. 1895-1901.

160. Paunov V.N., Cayre O.J. Supraparticles and "Janus" particles fabricated by replication of particle monolayers at liquid surfaces using a gel trapping technique. // Adv. Mater. 2004. V. 16. №. 9-10. P. 788-791.

161. Velev O.D., Bhatt K.H. On-chip micromanipulation and assembly of colloidal particles by electric fields. // Soft Matter. 2006. V. 2. №. 9. P. 738-750.

162. Wang D., Liu Y., Yu B., Zhou F., Liu W. TiO2 nanotubes with tunable morphology, diameter, and length: synthesis and photo-electrical/catalytic performance. // Chem. Mater. 2009. V. 21. №. 7. P. 1198-1206.

163. Napolskii K.S., Sapoletova N.A., Gorozhankin D.F., Eliseev A.A., Chernyshov D.Y., Byelov D.V., Grigoryeva N.A., Mistonov A.A., Bouwman W.G., Kvashnina K.O., Lukashin A. V., Snigirev A.A., Vassilieva A. V., Grigoriev S.V., Lukashin A. V. Fabrication of artificial opals by electric-field-assisted vertical deposition. // Langmuir. 2010. V. 26. №. 4. P. 2346-2351.

164 Xu X., Asher S.A. Synthesis and utilization of monodisperse hollow polymeric particles in photonic crystals. // J. Am. Chem. Soc. 2004. V. 126. №. 25. P. 79407945.

165. Xu X., Friedman G., Humfeld K.D., Majetich S.A., Asher S.A. Superparamagnetic photonic crystals. // Adv. Mater. 2001. V. 13. №. 22. P. 1681-1684.

166. Xu X., Friedman G., HumfeldK. D., Majetich S. A., Asher S. A. Synthesis and utilization of monodisperse superparamagnetic colloidal particles for magnetically controllable photonic crystals. // Chem. Mater. 2002. V. 14. №. 3. P. 1249-1256.

167. Kotov N.A., Liu Y., Wang S., Cumming C., Eghtedari M., Vargas G., Motamedi M., Nichols J., Cortiella J. Inverted colloidal crystals as three-dimensional cell scaffolds. // Langmuir. 2004. V. 20. №. 19. P. 7887-7892.

168. Stachowiak A.N., Bershteyn A., Tzatzalos E., Irvine D.J. Bioactive hydrogels with an ordered cellular structure combine interconnected macroporosity and robust mechanical properties. // Adv. Mater. 2005. V. 17. №. 4. P. 399-403.

169. Zhao J., Duan K., Zhang J.W., Guo L.Y., Wen J. Preparation of highly interconnected porous hydroxyapatite scaffolds by chitin gel-casting. // Mater. Sci. Eng. 2011. V. 31. №. 3. P. 697-701.

170. Zhang Y., Xia Y. Formation of embryoid bodies with controlled sizes and maintained pluripotency in three-dimensional inverse opal scaffolds. // Adv. Funct. Mater. 2012. V. 22. №. 1. P. 121-129.

171. Osathanon T., Linnes M.L., Rajachar R.M., Ratner B.D., Somerman M.J., Giachelli C.M. Microporous nanofibrous fibrin-based scaffolds for bone tissue engineering. // Biomaterials. 2008. V. 29. №. 30. P. 4091-4099.

172. Linnes M.P., Ratner B.D., Giachelli C.M. A fibrinogen-based precision mi-croporous scaffold for tissue engineering. // Biomaterials. 2007. V. 28. №. 35. P. 5298-5306.

173. Kuo Y.C., Chung C.Y. TATVHL peptide-grafted alginate/poly (y-glutamic acid) scaffolds with inverted colloidal crystal topology for neuronal differentiation of iPS cells. // Biomaterials. 2012. V. 33. №. 35. P. 8955-8966.

174. Choi S.W., Zhang Y., Xia Y. Fabrication of microbeads with a controllable hollow interior and porous wall using a capillary fluidic device. // Adv. Funct. Mater. 2009. V. 19. №. 18. P. 2943-2949.

175. Andres C.M., Fox M.L., Kotov N.A. Traversing material scales: macroscale LBL-assembled nanocomposites with microscale inverted colloidal crystal architecture. // Chem. Mater. 2012. V. 24. №. 1. P. 9-11.

176. Feng B., Jinkang Z., Zhen W., Jianxi L., Jiang C., Jian L., Guolin M., Xin D. The effect of pore size on tissue ingrowth and neovascularization in porous bioceram-ics of controlled architecture in vivo. // Biomed. Mater. 2011. V. 6. №. 1. P. 015007.

177. Абрамова В.В., Синицкий А.С., Третьяков Ю.Д. Фотонные кристаллы с заданной шириной запрещенной зоны. // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2007. Т. 86. №. 5. С. 370-373.

178. Nandiyanto A.B.D., Ogi T., Iskandar F., Okuyama K. Highly ordered porous monolayer generation by dual-speed spin-coating with colloidal templates. // Chem. Eng. J. 2011. V. 167. №. 1. P. 409-415.

179. Lin S.Y., Fleming J.G., Hetherington D.L., Smith B.K., Biswas R., Ho K.M., Sigalas M.M., Zubrzycki W., Kurtz S.R., Bur J. A three-dimensional photonic crystal operating at infrared wavelengths. // Nature. 1998. V. 394. №. 6690. P. 251-253.

180. Noda S., Tomoda K., Yamamoto N., Chutinan A. Full three-dimensional photonic bandgap crystals at near-infrared wavelengths. // Science. 2000. V. 289. №. 5479. P. 604-606.

181. Aoki K., Miyazaki H.T., Hirayama H., Inoshita K., Baba T., Sakoda K., Shinya N., andAoyagi Y. Microassembly of semiconductor three-dimensional photonic crystals. // Nat. Mater. 2003. V. 2. №. 2. P. 117-121.

182. Ogawa S., Imada M., Yoshimoto S., Okano M., Noda S. Control of light emission by 3D photonic crystals. // Science. 2004. V. 305. №. 5681. P. 227-229.

183. Campbell M., Sharp D., Harrison M., Denning R., Turberfield A. Fabrication of photonic crystals for the visible spectrum by holographic lithography. // Nature. 2000. V. 404. №. 6773. P. 53-56.

184. Miklyaev Y.V., Meisel D.C., Blanco A., von Freymann G., Busch K., Koch W., Enkrich C., Deubel M., Wegener M. Three-dimensional face-centered-cubic photonic crystal templates by laser holography: fabrication, optical characterization, and band-structure calculations. // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. №. 8. P. 12841286.

185. Scrimgeour J., Sharp D.N., Blanford C.F., Roche O.M., Denning R.G., Turberfield A.J. Three-Dimensional Optical Lithography for Photonic Microstructures. // Adv. Mater. 2006. V. 18. №. 12. P. 1557-1560.

186. Deubel M., von Freymann G., Wegener M., Pereira S., Busch K., Soukoulis C.M. Direct laser writing of three-dimensional photonic-crystal templates for telecommunications. // Nat. Mater. 2004. T. 3. №. 7. P. 444-447.

187. Deubel M., Wegener M., Kaso A., John S. Direct laser writing and characterization of "Slanted Pore" Photonic Crystals. // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. №. 11. P. 1895-1897.

188. Seet K.K., Mizeikis V., Matsuo S., Juodkazis S., Misawa H. Three-dimensional spiral-architecture photonic crystals obtained by direct laser writing. // Adv. Mater. 2005. V. 17. №. 5. P. 541-545.

189. Gratson G.M., Garcia-Santamaria F., Lousse V., Xu M., Fan S.H., Lewis J.A., Braun P.V. Direct-write assembly of three-dimensional photonic crystals: conversion of polymer scaffolds to silicon hollow-woodpile structures. // Adv. Mater. 2006. V. 18. №. 4. C. 461-465.

190. Ttetreault N., von Freymann G., Deubel M., Hermatschweiler M., Pterez-Willard F., John S., Wegener M., Ozin G.A. New route to three-dimensional photonic bandgap materials: silicon double inversion of polymer templates. // Adv. Mater. 2006. V. 18. №. 4. P. 457-460.

191. Yablonovitch E., Gmitter T. J., Leung K. M. Photonic band structure: The face-centered-cubic case employing nonspherical atoms. // Phys. Rev. Lett. 1991. V. 67. №. 17. P. 2295.

192. Yablonovitch E., Gmitter T.J. Photonic band structure: The face-centered-cubic case. // Phys. Rev. Lett. 1989. V. 63. №. 18. P. 1950.

193. Ozbay E., Abeyta A., Tuttle G., Tringides M., Biswas R., Chan C.T., Soukoulis C.M., Ho K.M. Measurement of a three-dimensional photonic band gap in a crystal structure made of dielectric rods. // Phys. Rev. B. 1994. V. 50. №. 3. P. 1945.

194. Cheng C.C., Scherer A., Arbet-Engels, V., Yablonovitch E. Lithographic band gap tuning in photonic band gap crystals. // J. Vac. Sci. Technol., B: Microelectron. Nanometer Struct.--Process., Meas., Phenom. 1996. V. 14. №. 6. P. 4110-4114.

195. Kawakami S., Kawashima T., Sato T. Mechanism of shape formation of three-dimensional periodic nanostructures by bias sputtering. // Appl. Phys. Lett. 1999. V. 74. №. 3. C. 463-465.

196. Kawashima T., Miura K., Sato T., Kawakami S. Self-healing effects in the fabrication process of photonic crystals. // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 77. №. 16. P. 2613-2615.

197. Cheng C.C., Scherer A. Fabrication of photonic band-gap crystals. // J. Vac. Sci. Technol., B: Microelectron. Nanometer Struct.--Process., Meas., Phenom. 1995. V. 13. №. 6. P. 2696-2700.

198. Sharp D.N., Turberfield A.J., Denning R.G. Holographic photonic crystals with diamond symmetry. // Phys. Rev. B. 2003. V. 68. №. 20. P. 205102.

199. Xu D., Chen K. P., Harb A., Rodriguez D., Lozano K., Lin Y. Phase tunable holographic fabrication for three-dimensional photonic crystal templates by using a single optical element. // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 94. №. 23. P. 231116.

200. Poncelet O., Tallier G., Mouchet S. R., Crahay A., Rasson J., Kotipalli R., Deparis O., Francis L.A. Vapour sensitivity of an ALD hierarchical photonic structure inspired by Morpho. // Bioinspiration Biomimetics. 2016. V. 11. №. 3. P. 036011.

201. Rasson J., Poncelet O., Mouchet S.R., Deparis O., Francis, L.A. Vapor sensing using a bio-inspired porous silicon photonic crystal. // Mater. Today Proc. 2017. V. 4. P. 5006-5012.

202. Burratti L., De Matteis F., Casalboni M., Francini R., Pizzoferrato R., Prosposi-to, P. Polystyrene photonic crystals as optical sensors for volatile organic compounds. // Mater. Chem. Phys. 2018. V. 212. P. 274-281.

203. Burratti L., Casalboni M., De Matteis F., Pizzoferrato R., Prosposito P. Polystyrene opals responsive to methanol vapors. // Materials. 2018. V. 11. №. 9. P. 1547.

204. Li J., Zheng T. A comparison of chemical sensors based on the different ordered inverse opal films. // Sens. Actuators, B. 2008. V. 131. №. 1. P. 190-195.

205. Kuo W.K., Weng H.P., Hsu J.J., Yu H.H. A bioinspired color-changing polystyrene microarray as a rapid qualitative sensor for methanol and ethanol. // Mater. Chem. Phys. 2016. V. 173. P. 285-290.

206. Kou D., Zhang Y., Zhang S., Wu S., Ma W. High-sensitive and stable photonic crystal sensors for visual detection and discrimination of volatile aromatic hydrocarbon vapors. // Chem. Eng. J. 2019. V. 375. P. 121987.

207. Endo T., Yanagida Y., Hatsuzawa T. Colorimetric detection of volatile organic compounds using a colloidal crystal-based chemical sensor for environmental applications. // Sens. Actuators, B. 2007. V. 125. №. 2. P. 589-595.

208. Sato A., Ikeda Y., Yamaguchi K., Vohra V. Strongly iridescent hybrid photonic sensors based on self-assembled nanoparticles for hazardous solvent detection. // Nanomaterials. 2018. V. 8. №. 3. P. 169.

209. Fenzl C., Hirsch T., Wolfbeis O.S. Photonic crystals for chemical sensing and bio-sensing. // Sensors. 2012. V. 12. №. 12. P. 16954-16963.

210. Wang F., Zhu Z, Xue M., Xue F., Wang Q., Meng Z., Lu W., Chen W., Qi F., Yan Z. Cellulose photonic crystal film sensor for alcohols. // Sens. Actuators, B. 2015. V. 220. P. 222-226.

211. Chen C., Zhu Y., Bao H., Shen J., Jiang H., Peng L., YangX., Li C., Chen G. Eth-anol-assisted multi-sensitive poly(vinyl alcohol) photonic crystal sensor. // Chem. Commun. 2011. V. 47. №. 19. P. 5530-5532.

212. Jiang H., Zhu Y., Chen C., Shen J., Bao H., Peng L., YangX., Li C. Photonic crystal pH and metal cation sensors based on poly (vinyl alcohol) hydrogel. // New J. Chem. 2012. V. 36. №. 4. P. 1051-1056.

213. Zhang Y., Fu Q., Ge J. Photonic sensing of organic solvents through geometric study of dynamic reflection spectrum. // Nat. Commun. 2015. V. 6. №. 1. P. 1-7.

214. Pan Z., Ma J., Yan J., Zhou M., Gao J. Response of inverse-opal hydrogels to alcohols. // J. Mater. Chem. 2012. V. 22. №. 5. P. 2018-2025.

215. Zhang M.L., Jin, F., Zheng, M.L., Duan, X.M. Inverse opal hydrogel sensor for the detection of pH and mercury ions. // RSC Adv. 2014. V. 4. №. 39. P. 2056720572.

216. Barry R.A., Wiltzius P. Humidity-sensing inverse opal hydrogels. // Langmuir. 2006. V. 22. №. 3. P. 1369-1374.

217. Xu X., Goponenko A.V., Asher S.A. Polymerized polyHEMA photonic crystals: pH and ethanol sensor materials. // J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130. №. 10. P. 3113-3119.

218. Hong W., Chen Y., Feng X., Yan Y., Hu X., Zhao B., Zhang F., Zhang D., Xu Z., Lai Y. Full-color CO2 gas sensing by an inverse opal photonic hydrogel. // Chem. Commun. 2013. V. 49. №. 74. P. 8229-8231.

219. Liu C., Gao G., Zhang Y., Wang L., Wang J., Song Y. The Naked-Eye Detection of NH3-HQ by Polyaniline-Infiltrated TiO2 Inverse Opal Photonic Crystals. // Macromol. Rapid Commun. 2012. V. 33. №. 5. P. 380-385.

220. Zhong Q., Xu H., Ding H., Bai L., Mu Z., Xie Z., Zhao Y., Gu Z. Preparation of conducting polymer inverse opals and its application as ammonia sensor. // Colloids Surf., A. 2013. V. 433. P. 59-63.

221. Cui J., Zhu W., Gao N., Li J., Yang H., Jiang Y., Seidel P., Ravoo B.J. Li G. Inverse opal spheres based on polyionic liquids as functional microspheres with tunable optical properties and molecular recognition capabilities. // Angew. Chem., Int. Ed. 2014. V. 53. №. 15. P. 3844-3848.

222. Xiao F., Sun Y., Du W., Shi W., Wu Y., Liao S., Wu Z, Yu R. Smart photonic crystal hydrogel material for uranyl ion monitoring and removal in water. // Adv. Funct. Mater. 2017. V. 27. №. 42. P. 1702147.

223. Holtz J.H., Asher S.A. Polymerized colloidal crystal hydrogel films as intelligent chemical sensing materials. // Nature. 1997. V. 389. №. 6653. P. 829-832.

224. Holtz, J.H., Holtz, J.S., Munro, C.H., Asher, S.A. Intelligent polymerized crystalline colloidal arrays: novel chemical sensor materials. // Anal. Chem. 1998. V. 70. №. 4. P. 780-791.

225. Reese C.E., Baltusavich M.E., Keim J.P., Asher S.A. Development of an intelligent polymerized crystalline colloidal array colorimetric reagent. // Anal. Chem. 2001. V. 73. №. 21. P. 5038-5042.

226. Asher S.A., Peteu S.F., Reese C.E., Lin M., Finegold D. Polymerized crystalline colloidal array chemical-sensing materials for detection of lead in body fluids. // Anal. Bioanal. Chem. 2002. V. 373. №. 7. P. 632-638.

227. Reese C.E., Asher S.A. Photonic crystal optrode sensor for detection of Pb2+ in high ionic strength environments. // Anal. Chem. 2003. V. 75. №. 15. P. 39153918.

228. Goponenko A. V., Asher S.A. Modeling of stimulated hydrogel volume changes in photonic crystal Pb2+ sensing materials. // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. №. 30. P. 10753-10759.

229. Yan F., Asher S. Cation identity dependence of crown ether photonic crystal Pb2+ sensing. // Anal. Bioanal. Chem. 2007. V. 387. №. 6. P. 2121-2130.

230. Muscatello M.M. W., Asher S.A. Poly (vinyl alcohol) rehydratable photonic crystal sensor materials. // Adv. Funct. Mater. 2008. V. 18. №. 8. P. 1186-1193.

231. Asher S.A., Sharma A.C., Goponenko A.V., Ward M.M. Photonic crystal aqueous metal cation sensing materials. // Anal. Chem. 2003. V. 75. №. 7. V. 1676-1683.

232. Baca J.T., FinegoldD.N., Asher S.A. Progress in developing polymerized crystalline colloidal array sensors for point-of-care detection of myocardial ischemia. // Analyst. 2008. V. 133. №. 3. P. 385-390.

233. Arunbabu D., Sannigrahi A., Jana T. Photonic crystal hydrogel material for the sensing of toxic mercury ions (Hg2+) in water. // Soft Matter. 2011. V. 7. №. 6. P. 2592-2599.

234. Lin F.Y., Yu L.P. Thiourea functionalized hydrogel photonic crystal sensor for Cd2+ detection. // Anal. Methods. 2012. V. 4. №. 9. P. 2838-2845.

235. Kimble K.W., Walker J.P., Finegold D.N., Asher S.A. Progress toward the development of a point-of-care photonic crystal ammonia sensor. // Anal. Bioanal. Chem. 2006. V. 385. №. 4. P. 678-685.

236. Fenzl, C., Kirchinger, M., Hirsch, T., Wolfbeis, O.S. Photonic crystal-based sensing and imaging of potassium ions. // Chemosensors. 2014. V. 2. №. 3. P. 207218.

237. Asher S.A., Alexeev V.L., Goponenko A.V., Sharma A.C., Lednev I.K., Wilcox C.S., Finegold D.N. Photonic crystal carbohydrate sensors: low ionic strength sugar sensing. // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. №. 11. P. 3322-3329.

238. Zhang C., Cano G.G., Braun P.V. Linear and fast hydrogel glucose sensor materials enabled by volume resetting agents. // Adv. Mater. 2014. V. 26. №. 32. P. 5678-5683.

239. Alexeev V.L., Sharma A.C., Goponenko A.V., Das S., Lednev I.K., Wilcox C.S., Finegold D.N. Asher S.A. High ionic strength glucose-sensing photonic crystal. // Anal. Chem. 2003. V. 75. №. 10. P. 2316-2323.

240. Ward Muscatello M.M., Stunja L.E., Asher S.A. Polymerized crystalline colloidal array sensing of high glucose concentrations. // Anal. Chem. 2009. V. 81. №. 12. P. 4978-4986.

241. Zhang C., Losego M.D., Braun P.V. Hydrogel-based glucose sensors: effects of phenylboronic acid chemical structure on response. // Chem. Mater. 2013. V. 25. №. 15. P. 3239-3250.

242. Alexeev V.L., Das S., Finegold D.N., Asher S.A. Photonic crystal glucose-sensing material for noninvasive monitoring of glucose in tear fluid. // Clin. Chem. 2004. V. 50. №. 12. P. 2353-2360.

243. Ben-Moshe M., Alexeev V.L., Asher S.A. Fast responsive crystalline colloidal array photonic crystal glucose sensors. // Anal. Chem. 2006. V. 78. №. 14. P. 51495157.

244. Ruan J.L., Chen C., Shen J.H., Zhao X.L., Qian S.H., Zhu Z.G. A gelated colloidal crystal attached lens for noninvasive continuous monitoring of tear glucose. // Polymers. 2017. V. 9. №. 4. P. 125.

245. Cui Q., Muscatello M.M.W., Asher S.A. Photonic crystal borax competitive binding carbohydrate sensing motif. // Analyst. 2009. V. 134. №. 5. P. 875-880.

246. Sharma A.C., Jana T., Kesavamoorthy R., Shi L., Virji M.A., FinegoldD.N., Asher S.A. A general photonic crystal sensing motif: creatinine in bodily fluids. // J. Am. Chem. Soc. 2004. V. 126. №. 9. P. 2971-2977.

247. Xiao F., Li G., Wu Y., Chen Q., Wu Z., Yu R. Label-free photonic crystal-based P-lactamase biosensor for P-lactam antibiotic and P-lactamase inhibitor. // Anal. Chem. 2016. V. 88. №. 18. P. 9207-9212.

248. Song Y., Bai J., Zhang R., He H., Li C., Wang J., Li S., Peng Y., Ning B., Wang M., Gao Z. Michael-addition-mediated photonic crystals allow pretreatment-free and label-free sensoring of ciprofloxacin in fish farming water. // Anal. Chem. 2018. V. 90. №. 2. P. 1388-1394.

249. Zeng F., Wu S., Sun Z., Xi H., Li R., Hou Z. Urea sensing materials via solidified crystalline colloidal arrays. // Sens. Actuators, B. 2002. V. 81. №. 2-3. P. 273276.

250. Yan C., Qi F., Li S., Xu J., Liu C., Meng Z., Qiu L., Xue M., Lu W., Yan Z. Func-tionalized photonic crystal for the sensing of Sarin agents. // Talanta. 2016. V. 159. P. 412-417.

251. Xu J., Yan C., Liu C., Zhou C., Hu X., Qi F. Photonic crystal hydrogel sensor for detection of nerve agent. // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2017. V. 167. №. 1. P. 012024.

252. Walker J.P., Asher S.A. Acetylcholinesterase-based organophosphate nerve agent sensing photonic crystal. // Anal. Chem. 2005. V. 77. №. 6. P. 1596-1600.

253. Sai N., Ning B., Huang G., Wu Y., Zhou Z., Peng Y., Bai J., Yu G., Gao Z. An imprinted crystalline colloidal array chemical-sensing material for detection of trace diethylstilbestrol. // Analyst. 2013. V. 138. №. 9. P. 2720-2728.

254. Lu W., Asher S.A., Meng Z., Yan Z., Xue M., Qiu L., Yi D. Visual detection of 2, 4, 6-trinitrotolune by molecularly imprinted colloidal array photonic crystal. // J. Hazard. Mater. 2016. V. 316. P. 87-93.

255. You A.M., Ni X.J., Cao Y.H., Cao G.Q. Colorimetric Chemosensor for chloramphenicol based on colloidal magnetically assembled molecularly imprinted photonic crystals. // J. Chin. Chem. Soc. 2017. V. 64. №. 10. P. 1235-1241.

256. Griffete N., Frederich H., Maître A., Ravaine S., Chehimi M.M., Mangeney C. Inverse opals of molecularly imprinted hydrogels for the detection of bisphenol A and pH sensing. // Langmuir. 2012. V. 28. №. 1. P. 1005-1012.

257. Zhang Y.H., Ren H.H., Yu L.P. Development of molecularly imprinted photonic polymers for sensing of sulfonamides in egg white. // Anal. Methods. 2018. V. 10. №. 1. P. 101-108.

258. Lin J., Huang Y., Huang P. Graphene-based nanomaterials in bioimaging. // Bio-med. Appl. Funct. Nanomater. 2018. P. 247-287.

259. Lin Z.Z., Li L., Fu G.Y., Lai Z.Z., Peng A.H., Huang, Z.Y. Molecularly imprinted polymer-based photonic crystal sensor array for the discrimination of sulfona-mides. // Anal. Chim. Acta. 2020. V. 1101. P. 32-40.

260. Qiu X., Chen W., Luo Y., Wang Y., Wang Y., Guo H. Highly sensitive a-amanitin sensor based on molecularly imprinted photonic crystals. // Anal. Chim. Acta. 2020. V. 1093. P. 142-149.

261. Pan D., Xun M., Lan H., Li J., Wu Z., Guo Y. Selective, sensitive, and fast determination of S-layer proteins by a molecularly imprinted photonic polymer coated film and a fiber-optic spectrometer. // Anal. Bioanal. Chem. 2019. V. 411. №. 29. P. 7737-7745.

262. Yuan Y., Li Z., Liu Y., Gao J., Pan Z., Liu Y. Hydrogel photonic sensor for the detection of 3-pyridinecarboxamide. // Chem. - Eur. J. 2012. V. 18. №. 1. P. 303309.

263. Zeng X., Du Z., Ma J. Colorimetric detection of ultratrace cholesterol by free standing inverse opal hydrogel films. // Optical Sensors. - Optical Society of America. 2012. P. STh1B. 5.

264. Mouchet S.R., Tabarrant T., Lucas S., Su B.L., Vukusic P., Deparis O. Vapor sensing with a natural photonic cell. // Opt. Express. 2016. V. 24. №. 11. P. 12267-12280.

265. Ishii M., Harada M., Tsukigase A., Nakamura H. Three-dimensional structure analysis of opaline photonic crystals by angle-resolved reflection spectroscopy. // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2007. V. 9. №. 9. P. S372.

266. Alee K.S., Carina B.M., Sriram G., Rao D.N. Optical characteristics of different Bragg planes of 3D polystyrene photonic crystals in the LU and LK path of the first Brillouin zone of close packed fcc structure with large band gap depth and steeper band edges. // Proc. of SPIE Vol. 2010. V. 8173. P. 81730I-1.

267. Alee K.S., Sriram G., Rao D.N. Spectral and morphological changes of 3D polystyrene photonic crystals with the incorporation of alcohols. // Opt. Mater. 2012. V. 34. №. 7. P. 1077-1081.

268. Беккер Ю. Спектроскопия. — М.: Техносфера, 2009. — 528 с.

269. Апяри В.В., Дмитриенко С.Г. Применение цифрового фотоаппарата и компьютерной обработки данных для определения органических веществ с использованием диазотированного пенополиуретана. // Журн. аналит. химии. 2008. Т. 63. №. 6. С. 581-588.

270. Апяри В.В., Дмитриенко С.Г., Батов И.В., Золотое Ю.А. Мини-спектрофотометр Eye-One Pro как альтернатива спектрометру диффузного отражения. // Журн. аналит. химии. 2011. Т. 66. №. 2. С. 148-154.

271. Большаков Е.С., Иванов А.В., Козлов А.А., Абдуллаев С.Д. Сенсор на основе фотонного кристалла для обнаружения паров бензола, толуола и о-ксилола. // Журн. физ. химии. 2018. Т. 92. №. 8. С. 1283-1288.

272. Milic N., Novakovic D., Kasikovic N. Measurement uncertainty in colour characterization of printed textile materials. // Journal of Graphic Engineering and Design. 2011. V. 2. №. 2. P. 16.

273. Моногарова О.В., Осколок К.В., Апяри В.В. Цветометрия в химическом анализе. // Журн. аналит. химии. 2018. Т. 73. №. 11. С. 857-867.

274. Иванов А.В., Большаков Е.С., Апяри В.В., Козлов А.А., Горбунова М.В., Абдуллаев С.Д. Аналитический отклик сенсорных матриц на основе фотонных кристаллов: измерение диффузного отражения. // Журн. аналит. химии. 2019. Т. 74. №. 2. С. 154-160.

275. Lai C.F., Wang Y.C., Wu C.L., Zeng J.Y., Lin C.F. Preparation of a colloidal photonic crystal containing CuO nanoparticles with tunable structural colors. // RSC Adv. 2015. V. 5. №. 127. P. 105200-105205.

276. Kushnir S.E., Napolskii K.S. Thickness-dependent iridescence of one-dimensional photonic crystals based on anodic alumina. // Mater. Des. 2018. V. 144. P. 140150.

277. Kim Y., Yoo Y., Kang M., Ko J., Park M., Yoo D., Lee D., Kim K., Kang I., Song Y. Mechanotunable optical filters based on stretchable silicon nanowire arrays. // Nanophotonics. 2020. P. 20200062.

278. Kawamura A., Kohri M., Morimoto G., Nannichi Y., Taniguchi T., Kishikawa K. Full-color biomimetic photonic materials with iridescent and non-iridescent structural colors. // Sci. Rep. 2016. V. 6. №. 1. P. 1-10.

279. Akhmadeev A.A., Salakhov M.K. A new approach of recognition of ellipsoidal micro-and nanoparticles on AFM images and determination of their sizes. // Meas. Sci. Technol. 2016. V. 27. №. 10. P. 105402.

280. Козлов А.А., Абдуллаев С.Д., Грицкова И.А., Иванов А.В., Флид В.Р., Кореш-кова А.Н. Механизм спектральных сдвигов в материалах химических сенсоров на основе фотонных кристаллов. // Тонкие химические технологии.

2015. Т. 10. №. 6. С. 58-63.

281. Самохин А.С. Шприцевой насос, изготовленный при использовании технологии 3D печати и платформы Arduino. // Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 3. С. 281-287.

282. Samusev K.B., Yushin G.N., Rybin M.V., Limonov M.F. Structural parameters of synthetic opals: Statistical analysis of electron microscopy images. // Phys. Solid State. 2008. V. 50. №. 7. P. 1280.

283. Grishin I., Thomson K., Migliorini F., Sloan J.J. Application of the Hough transform for the automatic determination of soot aggregate morphology. // Appl. Opt. 2012. V. 51. №. 5. P. 610-620.

284. Gajiev G.M., Golubev V.G., Kurdyukov D.A., Medvedev A.V., Pevtsov A.B., Sel'kin A.V., Travnikov V.V. Bragg reflection spectroscopy of opal-like photonic crystals. // Phys. Rev. B. 2005. V. 72. №. 20. P. 205115.

285. Sinitskii A.S., Khokhlov P.E., Abramova V.V., Laptinskaya T.V., Tretyakov Y.D. Optical study of photonic crystal films made of polystyrene microspheres. // Mendeleev Commun. 2007. V. 17. №. 1. P. 4-6.

286. Козлов А.А., Абдуллаев С.Д., Флид В.Р., Гусев С.А. Алгоритм оценки и критерий качества упаковки полимерных микросфер. // Журн. физ. химии.

2016. Т. 90. № 9. С. 1381-1384.

287. Абдуллаев С.Д., Козлов А.А., Аксенов А.С., Иванов А.В. Создание функциональных метаматериалов из полимерных нано- и микросфер для фотоники и радиофотоники. // Труды Кольского научного центра РАН. Химия и материаловедение. 2018. Т. 9. №. 1. С. 485.

288. Кортюм Г., Браун В., Герцог Г. Принципы и методика измерения в спектроскопии диффузного отражения. // Успехи физических наук. 1965. Т. 85. №. 2. С. 365-380.

289. Иванов А.В., Козлов А.А., Корешкова А.Н., Абдуллаев С.Д., Федорова И.А. Спектры отражения органических матриц на основе фотонных кристаллов из полистирольных микросфер диаметром 230 нм. // Вестн. Моск. ун-та. Серия 2. Химия. 2016. Т. 57. №. 6. С. 404-409.

290. Rumens C. V., Ziai M. A., Belsey K. E., Batchelor J. C., Holder S. J. Swelling of PDMS networks in solvent vapours; applications for passive RFID wireless sensors // J. Mater. Chem. C. 2015. V. 3. №. 39. С. 10091-10098.

291. GESTIS Substance database. URL: http://gestis-en.itrust.de (дата обращения: 10.08.2020).

292. Большаков Е.С., Иванов А.В., Гармаш А.В., Самохин А.С., Козлов А.А., Зо-лотов Ю.А. Комплексный подход к мониторингу летучих органических соединений сенсорными фотонно-кристаллическими матрицами // Журн. неорг. химии. 2021. T. 66. №. 2. С. 220-228.

293. Holm S. A simple sequentially rejective multiple test procedure. // Scandinavian Journal of Statistics. 1979. P. 65-70.

294. Валидация аналитических методик : пер. с англ. 2-го изд. . / под ред. Г.Р. Нежиховского. Количественное описание неопределенности в аналитических измерениях : пер. с англ. 3-го изд. : рук. для лабораторий / под ред. Р.Л. Кадиса. — СПб. : Профессия : Центр образоват. программ "Профессия", 2016. — 309 с.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.