Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ dựa trên cấu trúc kim loại tinh thể quang tử

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC PHẠM THỊ THU HÀ VẬT LIỆU BIẾN HÓA HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ DỰA TRÊN CẤU TRÚC KIM LOẠI - TINH THỂ QUANG TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ QUANG HỌC Thái Nguyên, năm 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC PHẠM THỊ THU HÀ VẬT LIỆU BIẾN HÓA HẤP THỤ SÓNG ĐIỆN TỪ DỰA TRÊN CẤU TRÚC KIM LOẠI - TINH THỂ QUANG TỬ Chuyên ngành: Quang học Mã số: 8440110 LUẬN VĂN THẠC SĨ Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS Lê Ðắc Tuyên TS Nguyễn Thị Hiền Thái Nguyên, năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu tôi, hướng dẫn PGS TS Lê Đắc Tuyên TS Nguyễn Thị Hiền Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Thái Ngun, tháng 12 năm 2020 HỌC VIÊN Phạm Thị Thu Hà LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới PGS TS Lê Đắc Tuyên TS Nguyễn Thị Hiền Các thầy ln tận tình hướng dẫn, định hướng kịp thời tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Khoa học, Đại học Thái nguyên, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Viện Khoa học Vật liệu Trường Đại học Sư phạm Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất, hỗ trợ kinh phí thủ tục hành suốt q trình học tập nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn Trường THPT Lê Hồng Phong, tỉnh Quảng Ninh - nơi công tác tạo điều kiện cho thời gian công việc quan suốt trình học thực luận văn Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, quan cá nhân giúp đỡ, tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn HỌC VIÊN Phạm Thị Thu Hà ii MỤC LỤC MỤC LỤC III DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU .V DANH SÁCH CÁC BẢNG VI DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ VII MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN .4 1.1 Giới thiệu chung vật liệu biến hóa 1.1.1 Một số ứng dụng vật liệu biến hóa 1.1.2 Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ 1.1.3 Cơ chế hấp thụ ánh sáng vật liệu biến hóa 10 1.2 Vật liệu biến hóa đa đỉnh hấp thụ dải rộng 12 1.3 Hấp thụ vùng ánh sáng nhìn thấy .16 1.4 Tinh thể quang tử 17 1.4.1 Tinh thể quang tử .17 1.4.2 Vùng cấm quang 19 1.4.3 Tinh thể quang tử opal .22 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .24 2.1 Phương pháp chế tạo vật liệu biến hóa 24 2.1.1 Hóa chất thiết bị thí nghiệm 24 2.1.2 Chế tạo hạt cầu silica .25 2.1.3 Qui trình chế tạo tinh thể quang tử SiO2 opal 27 2.1.4 Chế tạo cấu trúc đĩa vàng 28 2.2 Các phép đo sử dụng để khảo sát mẫu 29 2.2.1 Kính hiển vi điện tử quét 29 2.2.2 Phổ phản xạ phổ truyền qua 31 2.2.3 Phổ tán xạ Raman 32 iii CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Kết chế tạo hạt cầu SiO2 36 3.2 Kết chế tạo tinh thể quang tử SiO2 opal 38 3.3 Khảo sát tính chất quang tinh thể quang tử SiO2 opal 40 3.4 Kết chế tạo cấu trúc đĩa nano vàng - tinh thể quang tử .44 3.5 Kết đo phổ hấp thụ cấu trúc đĩa nano vàng – tinh thể quang tử 46 3.6 Kết đo phổ Raman (tán xạ Raman tăng cường bề mặt – SERS) 48 KẾT LUẬN 51 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU Chữ viết tắt 1D 2D 3D FCC MA MM PBG PhC SEM SERS f neff C2H5OH H2O NH4OH TEOS v DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Các hóa chất thí nghiệm 24 Bảng 2 Dụng cụ thí nghiệm 24 Bảng Một số hạt cầu SiO2 chế tạo 36 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1 MA tìm Landy năm 2008 [21] Hình Lịch sử nghiên cứu phát triển MA [8] Hình Nguyên lý hoạt động siêu thấu kính dựa vật liệu biến hóa [22] Hình Nguyên lý hoạt động lớp vỏ tàng hình vật liệu biến hóa [20] .8 Hình Minh hoạ phối hợp trở kháng hoàn hảo vật liệu biến hóa với mơi trường hoạt động .12 Hình (a) Cấu trúc sở (c) mẫu chế tạo tương ứng MA đỉnh kép sử dụng cấu trúc cộng hưởng tích hợp với tụ điện Phổ hấp thụ (b) mô (d) mô thực nghiệm [40] 13 Hình Cấu trúc sở MA hấp thụ dải rộng (a) trước (b) sau tích hợp điện trở ngoại vi (c) Phổ hấp thụ mơ thực nghiệm [37] 14 Hình Một số ứng dụng tiêu biểu sử dụng vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ [41-43] 15 Hình Mơ hình ứng dụng MA có tính đàn hồi hoạt động dải tần số rộng, tận dụng mục tiêu quân Nếu toàn tàu chiến (hoặc xe tăng, máy bay chiến đấu) bọc MA tồn chúng khơng thể bị phát máy dị sóng tần số thấp (rađa vệ tinh) [44] .15 Hình 10 (a), (b) Cấu trúc ô sở MA tham số cấu trúc (c),(d) Phổ hấp thụ với góc tới khác cho phân cực TE TM [45] .17 Hình 11 Ảnh SEM cánh bướm (a) lông chim (b) 18 Hình 12 (a)-(c) Mơ hình cấu trúc tinh thể quang tử 1D, 2D 3D (d)-(f) Các ví dụ tinh thể quang tử màng nhiều lớp (1D), sợi quang học (2D) cấu trúc gỗ xếp chồng (3D) [49-51] 19 Hình 13 Cấu trúc màng đa lớp [52] 20 Hình 14 Nhiễu xạ tia X bề mặt tinh thể 21 vii Hình 15 Ảnh SEM tinh thể quang tử SiO2 opal silicon opal đảo (a) Đá opal tự nhiên với nhiều màu sắc khác nhau; (b) ảnh SEM cấu trúc opal; (c) Ô sở mạng FCC [54] 22 Hình Qui trình chế tạo hạt cầu silica 26 Hình 2 Sơ đồ chế tạo tinh thể quang tử SiO opal: (a) (b) chuẩn bị khe hẹp, (c) q trình tự xếp có hỗ trợ nhiệt độ, (d) cấu trúc tinh thể quang tử SiO2 opal 27 Hình Sơ đồ mơ tả q trình phún xạ 28 Hình Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét 30 Hình Sơ đồ hệ đo phổ phản xạ phổ truyền qua 32 Hình Sơ đồ nguyên lý tán xạ Raman 33 Hình Hệ thống quang phổ Raman .34 Hình Ảnh SEM hạt cầu SiO2 kích thước trung bình 370 nm với độ phóng đại khác 37 Hình Đường kính hạt cầu SiO2 phụ thuộc thể tích TEOS 38 Hình 3 Ảnh SEM bề mặt tinh thể quang tử SiO2 opal (a) – (d) tương ứng với kích thước trung bình hạt cầu SiO 270, 295, 315 355 nm 39 Hình Phổ phản xạ phổ truyền qua theo phương vng góc với mặt (111) tinh thể quang tử opal với đường kính hạt cầu SiO2 D = 295 nm 41 Hình Phổ phản xạ đo góc tới = tinh thể quang tử opal với hạt cầu SiO2 có đường kính khác 42 Hình Phổ phản xạ tinh thể quang tử opal phụ thuộc vào góc tới với đường kích cầu D = 295 nm 43 Hình So sánh đỉnh phổ phản xạ phụ thuộc vào góc tới ánh sáng định luật Bragg 44 viii Hình So sánh đỉnh phổ phản xạ phụ thuộc vào góc tới ánh sáng định luật Bragg 3.4 Kết chế tạo cấu trúc đĩa nano vàng - tinh thể quang tử Ảnh SEM cấu trúc đĩa nano vàng - tinh thể quang tử với kích thước hạt cầu SiO2 295 nm trình bày Hình 3.4 Mỗi hạt cầu SiO có đĩa nano vàng chiều dày khoảng nm Kích thước đĩa vàng khác phụ thuộc vào nhiệt độ xử lý mẫu Hình 3.8(a) – 3.8(c) mẫu có thời gian xử lý mẫu 0, s Các đĩa kim loại có kích thước xếp tuần hồn có đối xứng lục giác theo cấu trúc tinh thể quang tử Hình 3.8(d) có độ phóng đại lớn Hình 3.8(c) (80.000 lần) cho thấy đĩa vàng có đường kính khoảng 200 nm, xung quang có số hạt vàng nhỏ Hình 3.8(e) 3.8(f) ảnh chụp mẫu cấu trúc đĩa nano vàng - tinh thể quang tử với kích thước hạt cầu khác Các mẫu chế tạo thành cơng có kích thước trung bình khoảng 0,5 x 0,5 cm 44 Hình (a)-(d) Ảnh SEM cấu trúc đĩa nano vàng - tinh thể quang tử với thời gian xử lý khác 0, s (e)–(f) Ảnh chụp mẫu cấu trúc đĩa nano vàng - tinh thể quang tử với kích thước hạt cầu khác Kết cho thấy cấu trúc đĩa nano vàng – tinh thể quang tử chế tạo thành công bằng phương pháp từ lên Do cấu trúc tuần hoàn, tinh thể quang tử opal “khuôn mẫu” để chế tạo cấu trúc đĩa nano vàng 45 đồng hình dạng kích thước Tinh thể quang tử SiO opal phân bố cấu trúc đĩa vàng tuần hồn phạm vi nano mét Đây phương pháp đơn giản phù hợp với điều kiện phịng thí nghiệm nước 3.5 Kết đo phổ hấp thụ cấu trúc đĩa nano vàng – tinh thể quang tử Hình 3.9(a)-3.9(c) trình bày phổ phản xạ tinh thể quang tử opal, phổ phản xạ phổ hấp thụ cấu trúc đĩa vàng - tinh thể quang tử với kích thước hạt cầu SiO2 D = 295 nm Bên cạnh độ rộng phổ có sai khác nhỏ, sụt giảm phản xạ cấu trúc đĩa vàng - tinh thể quang tử (Hình 3.9(b)) so với tinh thể quang tử (Hình 3.9(a)) vị trí vùng cấm quang 619 nm 594 nm tương ứng với góc tới ánh sáng 20 30 Bên cạnh đó, chúng tơi quan sát phổ hấp thụ cấu trúc đĩa vàng - tinh thể quang tử (Hình 3.9(c)) có đỉnh hấp thụ mạnh vùng cấm quang Điều chứng tỏ tính chất quang tinh thể quang tử opal bị thay đổi mạnh có đĩa vàng phía hạt cầu SiO Như thảo luận phần trên, vùng cấm quang không cho ánh sáng truyền qua phản xạ gương ánh sáng Tuy nhiên, ánh sáng phản xạ từ tinh thể quang tử gặp phải đĩa vàng bề mặt nên bị phân tán trở lại kích thích dao động plasmon điện tử đĩa vàng dẫn đến tăng hấp thụ Hiệu ứng plasmonic có nguồn gốc từ dao động siêu nhanh khí điện tử mật độ cao bề mặt cấu trúc nano kim loại kích thích điện từ trường Do làm tăng hấp thụ ánh sáng tần số dao động chúng Vì vậy, kết hợp giữa kích thích plamonic đĩa vàng tán xạ ánh sáng tới bên tinh thể quang tử dẫn đến triệt tiêu đỉnh phản xạ vị trí vùng cấm quang Sự kết hợp dẫn đến phụ thuộc phổ hấp thụ vào góc tới ánh sáng quan sát được, nên điều chỉnh tần số hấp thụ cấu trúc đĩa vàng bằng cách điều chỉnh góc tới ánh sáng 46 Hình (a) Phổ phản xạ tinh thể quang tử opal, (b) (c) Phổ phản xạ phổ hấp thụ của cấu trúc đĩa nano vàng – tinh thể quang tử góc tới 20 30 Đường kính hình cầu SiO2 = 295 nm 47 Chúng ta thấy phổ hấp thụ cấu trúc đĩa vàng – tinh thể quang tử có độ rộng lớn so với phổ phản xạ tinh thể quang tử cho sai khác gây hạt vàng nhỏ xung quanh đĩa vàng gây quan sát ảnh SEM (Hình 3.8) Do phương pháp chế tạo từ lên nên khó loại bỏ hồn tồn hạt nhỏ Tinh thể quang tử opal kết hợp với cấu trúc đĩa nano vàng tạo tính chất quang khác biệt thú vị so với tính chất ban đầu Do dải phổ hẹp điều chỉnh nên cấu trúc có khả chọn lọc bước sóng phù hợp với ứng dụng cần tùy chỉnh dải tần làm việc Những nghiên cứu chi tiết tính chất quang phổ hấp thụ tiếp tục nghiên cứu công bố thời gian tới Với kết hấp thụ giới hạn thời gian thực luận văn, khảo sát hiệu ứng tán xạ Raman tăng tường bề mặt để kiểm chứng hấp thụ plasmonic cấu trúc đĩa vàng – tinh thể quang tử 3.6 Kết đo phổ Raman (tán xạ Raman tăng cường bề mặt – SERS) Hiệu ứng plasmonic nghiên cứu thử nghiệm với nhiều cấu trúc nano kim loại quý Để kiểm chứng hiệu ứng plasmonic cấu trúc đĩa vàng – tinh thể quang tử, sử dụng chất hữu 4-nitrobenzenethiol (C 6H5NO2S, 4NBT) khảo sát tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) Hình 3.10 so sánh phổ Raman phân tử 4-NBT cấu trúc đĩa vàng màng vàng Ta thấy rằng với cấu trúc đĩa nano vàng cường độ Raman mạnh hàng trăm lần so với màng vàng Kết chứng tỏ cấu trúc đĩa nano vàng – tinh thể quang tử có hiệu ứng plasmonic mạnh nên tăng cường độ Raman làm đế SERS 48 Hình 10 Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) phân tử 4-NBT với cấu trúc đĩa nano màng vàng Để khảo sát độ đồng đế SERS cấu trúc đĩa nano vàng – tinh thể quang tử, tiến hành khảo sát cường độ Raman điểm ngẫu nhiên diện tích x mm Cường độ Raman đo điểm thay đổi với sai số khoảng 5% Hình 3.11 Tinh thể quang tử SiO2 opal có khả phân bố cấu trúc đĩa vàng tuần hoàn phạm vi nano mét Như vậy, cấu trúc đĩa nano vàng – tinh thể quang tử sử dụng làm đế SERS có độ đồng cao Trong thời gian tới, tiếp tục nghiên cứu tối ưu điều kiện chế tạo cấu trúc đĩa nano vàng – tinh thể quang tử nhằm ứng dụng làm cảm biến đo phân tử hữu 49 Hình 11 Phổ tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) phân tử 4-NBT với cấu trúc đĩa nano màng vàng 50 KẾT LUẬN Trong thời gian thực luận văn, thu số kết đạt mục tiêu đề Cụ thể sau: - Chế tạo thành công vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ có cấu trúc đĩa nano vàng - tinh thể quang tử opal hoạt động vùng ánh sáng nhìn thấy bằng phương pháp từ lên Tinh thể quang tử SiO opal có khả phân bố cấu trúc đĩa vàng tuần hoàn phạm vi nano mét - Nghiên cứu tính chất quang cấu trúc đĩa nano vàng - tinh thể quang tử opal, dải hấp thụ có độ chọn lọc cao điều chỉnh bằng góc chiếu sáng - Khảo sát hiệu ứng tán xạ Raman tăng cường bề mặt cấu trúc đĩa nano vàng - tinh thể quang tử opal chất hữu 4-NBT Đế SERS cho độ đồng cao sử dụng làm cảm biến đo phân tử hữu Định hướng nghiên cứu - Tiếp tục nghiên cứu tối ưu điều kiện chế tạo cấu trúc đĩa nano vàng – tinh thể quang tử opal làm đế SERS - Khảo sát thử nghiệm khả phát các phân tử hữu độc hại (thuốc trừ sâu, thuốc bảo quản thực vật) 51 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ L Đ Tuyên, P T T Hà, N T Hiền, V Đ Lãm, Vật liệu biến hóa hấp thụ ánh sáng dựa cấu trúc kim loại - tinh thể quang tử, Tuyển tập Hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu toàn quốc (SPMS 2019), Nhà xuất Bách khoa Hà Nội, Tập 1, 194-197, 2019 Nguyen Thi Hien, Phan Thi Duyen, Bui Xuan Khuyen, Bui Son Tung, Nguyen Xuan Ca, Pham Thi Thu Ha, Vu Dinh Lam, Realization of broadband and independent polarization metamaterial perfect absorber based on the third – order resonance, Vietnam Journal of Science and Technology 58 (4), 481-492, 2020 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] P Ball, Bending the laws of optics with metamaterials: an interview with John Pendry, National Science Review 5: 200–202, 2018 [2] A Shanian, et al., Application of Multifunctional Mechanical Metamaterials, Adv Eng Mater 1900084, 2019 [3] S Hannan, et al Wide Bandwidth Angle- and Polarization-Insensitive Symmetric Metamaterial Absorber for X and Ku Band Applications Sci Rep 10, 10338, 2020 [4] J J Talghader, A S Gawarikar, R P Shea, Spectral selectivity in infrared thermal detection, Light Sci Appl 1, e24, 2012 [5] D Smith, W J Padilla, D Vier, S C Nemat-Nasser, and S Schultz, Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity, Phys Rev Lett 84, 4184, 2000 [6] J D Joannopoulos, P R Villeneuve, and S Fan, Photonic crystals: putting a new twist on light, Nature 386, 143-149, 1997 [7] N Landy, S Sajuyigbe, J Mock, D Smith, W Padilla, Perfect metamaterial absorber, Phys Rev Lett 100, 207402, 2008 [8] C M Watts, X liu, W J Padilla, Metamaterial Electromagnetic Wave Absorbers, Adv Mater 24, Op98-Op120, 2012 [9] P Yu, et al., Broadband Metamaterial Absorbers, Adv Optical Mater 7, 1800995, 2019 [10] Nguyễn Thị Hiền, Nghiên cứu ảnh hưởng tham số cấu trúc lên dải tần làm việc vật liệu meta có chiết suất âm, Luận án tiến sĩ, Học viện Khoa học Công nghệ, 2016 [11] Đỗ Thành Việt, Nghiên cứu chế tạo tính chất hấp thụ tuyệt đối sóng viba vật liệu meta (metamaterials), Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2015 53 [12] B X Khuyen, B S Tung, Y J Kim, J S Hwang, K W Kim, J Y Rhee, V D Lam and Y P Lee, Ultra-subwavelength thickness for dual/triple-band metamaterial absorber at very low frequency, Sci Rep 8, 11632, 2018 [13] M C Tran, D H Le, V H Pham, H T Do, D T Le, H L Dang, D L Vu, Controlled Defect Based Ultra Broadband Full-sized Metamaterial Absorber, Sci Rep 8, 9523, 2018 [14] N T Q Hoa, T S Tuan L T Hieu, and B L Giang, Facile design of an ultra-thin broadband metamaterial absorber for C-band applications, Sci Rep 9, 468, 2019 [15] L D Tuyen, C Y Wu, T K Anh, L Q Minh, H C Kan and C C Hsu, Fabrication and optical characterisation of SiO opal and SU-8 inverse opal photonic crystal, J Exp Nanosci 7, 198, 2012 [16] V G Veselago, The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of epsilon and mue, Physics-Uspekhi 10, 509–14, 1968 [17] J B Pendry, A J Holden, W J Steward, and I Youngs, Extremely Low Frequency Plasmons in Metallic Mesostructures, Phys Rev Lett 76, 4773, 1996 [18] J Pendry, A Holden, D Robbins, and W Stewart, Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena, Trans Microw Theory Tech 47, 2075, 1999 [19] D Smith, et al Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity, Physical review letters, 84, 4184–7, 2000 [20] J B Pendry, D Schurig, and D R Smith, Controlling electromagnetic fields, Science, 312, 1780–2, 2006 [21] N I Landy, S Sajuyigbe, J Mock, D Smith, and W Padilla, Perfect metamaterial absorber, Phys Rev Lett 100, 207402, 2008 [22] J B Pendry, Negative refraction makes a perfect lens, Physical review letters, 85, 3966–9, 2000 54 [23] N Fang, H Lee, C Sun, and X Zhang, Sub–diffraction-limited optical imaging with a silver superlens, Science, 308, 534–7, 2005 [24] F Lan, et al Terahertz dual-resonance bandpass filter using bilayer reformative complementary metamaterial structures Opt Lett 39, 1709– 12, 2014 [25] N Engheta, An idea for thin subwavelength cavity resonators using metamaterials with negative permittivity and permeability, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 1, 10–3, 2002 [26] T S Bui, T D Dao, L H Dang, L D Vu, A Ohi, T Nabatame, Y P Lee, T Nagao, and C V Hoang, Metamaterial-enhanced vibrational absorption spectroscopy for the detection of protein molecules, Sci Rep 6, 32123 2016 [27] Y Liu, Y Chen, J Li, T Hung, and J Li, Study of energy absorption on solar cell using metamaterials, Solar Energy, 86, 1586–99, 2012 [28] D T Viet, el al Perfect absorber metamaterials: peak, multi-peak and broadband absorption, Opt Commun 322, 209-213, 2014 [29] L D Hai, el al., Conductive polymer for ultra-broadband, wide-angle, and polarization-insensitive metamaterial perfect absorber, Optics Express, 26, 33253-33262, 2018 [30] Vũ Đình Lãm, Vật liệu biến hóa có chiết suất âm – cơng nghệ chế tạo, tính chất ứng dụng, Nhà Xuất Bản Khoa học Tự nhiên Công nghệ, 2018 [31] Thi Hien Nguyen, et al., Plasmonic hybridization in symmetric metamaterial for broadband negative refractive index: simulation, experiment and characterization, J Phys D: Appl Phys 53, 175501, 2020 [32] N I Landy, et al., Design, theory, and measurement of a polarizationinsensitive absorber for terahertz imaging, Physical Review B, 79, 125104, 2009 [33] B Wang, T Koschny, and C M Soukoulis, Wide-angle and polarizationindependent chiral metamaterial absorber, Phys Rev B, 80, 033108, 2009 55 [34] F Ding, Y Cui, X Ge, Y Jin, and S He, Ultra-broadband microwave metamaterial absorber, Applied Physics Letters, 100 103506, 2012 [35] Y Z Cheng, el al Design, fabrication and measurement of a broadband polarization-insensitive metamaterial absorber based on lumped elements, Journal of Applied Physics, 111, 044902, 2012 [36] D L Vu, el al., The electromagnetic response of different metamaterial structures, Adv Nat Sci: Nanosci Nanotechnol 1, 045016, 2010 [37] Y J Kim, J S Hwang, Y J Yoo, B X Khuyen, J Y Rhee, X F Chen, Y P Lee, Ultrathin microwave metamaterial absorber utilizing embedded resistors, J Phys D: Appl Phys 50, 405110, 2017 [38] N V Dung, P V Tuong, Y J Yoo, Y J Kim, B S Tung, V D Lam, J Y Rhee, K W Kim, Y H Kim, L Y Chen, Y P Lee, Perfect and broad absorption by the active control of electric resonance in metamaterial, J Opt 17, 045105, 2015 [39] H Liu, Z.-H Wang, Lin Li, Ya-Xian Fan, and Zhi-Yong Tao, Vanadium dioxide-assisted broadband tunable terahertz metamaterial absorber, Sci Rep 9, 5751, 2019 [40] B X Khuyen, B S Tung, Y J Yoo, Y J Kim, K W Kim, L.-Y Chen, V D Lam, and Y.P Lee, Miniaturization for ultrathin metamaterial perfect absorber in the VHF band, Sci Rep.7, 45151, 2017 [41] Y Okano, S Ogino, K Ishikawa, Development of optically transparent ultrathin microwave absorber for ultrahigh-frequency RF identification system, IEEE Trans Microwave Theory Tech 60, 2456, 2012 [42] M I Khan, Z Khalid and F A Tahir, Linear and circular-polarization conversion in X-band using anisotropic metasurface, Sci Rep 9, 4552, 2019 [43] X Liu, T Starr, A F Starr, Willie J Padilla, Infrared Spatial and Frequency Selective Metamaterial with Near-Unity Absorbance, Phys Rev Lett 104, 207403, 2010 56 [44] Y J Yoo, S Ju, S Y Park, Y J Kim, J Bong, T Lim, K W Kim, J Y Rhee, Y.P Lee, Metamaterial Absorber for Electromagnetic Waves in Periodic Water Droplets, Sci Rep 5, 14018, 2015 [45] L Lei, S Li, H Huang, K Tao, and P Xu, Ultra-broadband absorber from visible to near-infrared using plasmonic metamaterial, Opt Express 26, 5686-5693, 2018 [46] J M Lourtioz, H Benisty, V Berger, J M Gérard, D Maystre, and A Tchelnokov, Photonic crystals: Towards nanoscale photonic devices, 2nd ed Springer, 2008 [47] E Yablonovitch, Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics, Phys Rev Lett 58(20), 2059–2062, 1987 [48] S John, Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices, Phys Rev Lett 58(23), pp 2486–2489, 1987 [49] http://www.lpn.cnrs.fr/en/PHOTONIQ/SourcesCP.php [50] J C Knight, Photonic crystal fibres, Nature 424, 487-851, 2003 [51] S Y Lin, el al., A three-dimensional photonic crystal operating at infrared wavelengths, Nature 394, 251-253, 1998 [52] J D Joannopoulos, S G Johnson, J N Winn, R D Meade, Photonic Crystals Molding the Flow of Light, Princeton University Press, 2007 [53] S G Romanov, el al., Diffraction of light from thin-film polymethylmetacrylate opaline photonic crystals, Phys Rev E 63, 056603(1-5), 2001 [54] Y A Vlasov, X Z Bo, J C Sturm, D J Norris, On-chip natural assembly of silicon photonic bandgap crystals, Nature 414, 289-293, 2001 [55] W Stöber, A Fink, and E Bohn, Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range, J Colloid Interface Sci 26, 62-69, 1968 [56] K Busch and S John, Photonic band gap formation in certain selforganizing systems, Phys Rev E 58, 3896-3908, 1998 57 [57] P Ni, P Dong, B Cheng, X Li, and D Zhang, Synthetic SiO2 opals, Adv Mater 13, 437-441, 2001 [58] C Y Wu, N D Lai, and C C Hsu, Rapidly self-assembling threedimensional opal photonic crystals, J Korean Phys Soc 52, 1585-1588, 2008 58 ... chung vật liệu biến hóa 1.1.1 Một số ứng dụng vật liệu biến hóa 1.1.2 Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ 1.1.3 Cơ chế hấp thụ ánh sáng vật liệu biến hóa 10 1.2 Vật liệu. .. tạo vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ có cấu trúc đĩa nano vàng - tinh thể quang tử hoạt động vùng ánh sáng nhìn thấy khảo sát tính chất chúng Đối tượng nghiên cứu: Vật liệu biến hóa hấp thụ. .. sóng điện từ, tàng hình ảnh nhiệt, tác chiến ban đêm…) 1.1.2 Vật liệu biến hóa hấp thụ sóng điện từ Hấp thụ sóng điện từ phân chia thành hai loại: hấp thụ cộng hưởng (resonant absorbers) hấp thụ