Hình 3.9(a)-3.9(c) lần lượt trình bày phổ phản xạ của tinh thể quang tử opal, phổ phản xạ và phổ hấp thụ của cấu trúc đĩa vàng - tinh thể quang tử với cùng kích thước của hạt cầu SiO2 D = 295 nm. Bên cạnh độ rộng phổ có sai khác nhỏ, sự sụt giảm phản xạ của cấu trúc đĩa vàng - tinh thể quang tử (Hình 3.9(b)) so với tinh thể quang tử (Hình 3.9(a)) tại vị trí vùng cấm quang 619 nm và 594 nm tương ứng với góc tới của ánh sáng là 20 và 30. Bên cạnh đó, chúng tôi quan sát được phổ hấp thụ của cấu trúc đĩa vàng - tinh thể quang tử (Hình 3.9(c)) có đỉnh hấp thụ mạnh tại vùng cấm quang. Điều này chứng tỏ tính chất quang của tinh thể quang tử opal bị thay đổi mạnh khi có các đĩa vàng phía trên hạt cầu SiO2.
Như đã thảo luận ở phần trên, vùng cấm quang không cho ánh sáng truyền qua và phản xạ gương ánh sáng. Tuy nhiên, ánh sáng phản xạ từ tinh thể quang tử gặp phải các đĩa vàng trên bề mặt nên có thể bị phân tán trở lại hoặc kích thích các dao động plasmon của điện tử trong đĩa vàng dẫn đến tăng sự hấp thụ. Hiệu ứng plasmonic có nguồn gốc từ các dao động siêu nhanh của khí điện tử mật độ cao tại bề mặt cấu trúc nano kim loại được kích thích bởi điện từ trường. Do đó làm tăng sự hấp thụ ánh sáng tại các tần số dao động của chúng. Vì vậy, sự kết hợp giữa kích thích plamonic của các đĩa vàng và sự tán xạ của ánh sáng tới ở bên trong tinh thể quang tử đã dẫn đến sự triệt tiêu đỉnh phản xạ tại vị trí vùng cấm quang. Sự kết hợp này cũng dẫn đến sự phụ thuộc của phổ hấp thụ vào góc tới của ánh sáng đã quan sát được, nên có thể điều chỉnh tần số hấp thụ của cấu trúc đĩa vàng bằng cách điều chỉnh góc tới của ánh sáng.
Hình 3. 9. (a) Phổ phản xạ của tinh thể quang tử opal, (b) và (c) Phổ phản xạ và phổ hấp thụ của của cấu trúc đĩa nano vàng – tinh thể quang tử tại góc tới 20
Chúng ta thấy phổ hấp thụ của cấu trúc đĩa vàng – tinh thể quang tử có độ rộng lớn hơn so với phổ phản xạ của tinh thể quang tử được cho là sai khác gây ra bởi các hạt vàng rất nhỏ xung quanh đĩa vàng gây ra như quan sát trên ảnh SEM (Hình 3.8). Do phương pháp chế tạo từ dưới lên nên khó có thể loại bỏ hoàn toàn các hạt nhỏ này.
Tinh thể quang tử opal kết hợp với cấu trúc đĩa nano vàng có thể tạo ra tính chất quang khác biệt và thú vị so với tính chất ban đầu của nó. Do dải phổ hẹp và có thể điều chỉnh được nên cấu trúc này có khả năng chọn lọc bước sóng và phù hợp với các ứng dụng cần tùy chỉnh dải tần làm việc. Những nghiên cứu chi tiết hơn về tính chất quang và phổ hấp thụ được tiếp tục nghiên cứu và công bố trong thời gian tới. Với các kết quả về hấp thụ và giới hạn thời gian thực hiện của luận văn, chúng tôi khảo sát hiệu ứng tán xạ Raman tăng tường bề mặt để kiểm chứng sự hấp thụ plasmonic của cấu trúc đĩa vàng – tinh thể quang tử.