CN102951606A - 纳米颗粒的制法、由其制备的纳米颗粒、和光子晶体器件 - Google Patents

纳米颗粒的制法、由其制备的纳米颗粒、和光子晶体器件 Download PDF

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Abstract

制备高折射纳米颗粒的方法，通过所述方法制备的纳米颗粒和使用所述纳米颗粒的光子晶体器件。所述方法包括：将聚合物稳定剂加入溶剂；和将具有等于或大于1.8的折射率的高折射纳米颗粒的原料加入所述溶剂并将其搅拌以形成高折射纳米颗粒，其中通过调节所述聚合物稳定剂的含量以控制吸附到所述高折射纳米颗粒表面的所述聚合物稳定剂的量，在从加入所述原料到形成所述高折射纳米颗粒的一步中控制所述高折射纳米颗粒的尺寸。使用通过所述方法制备的所述高折射纳米颗粒的光子晶体器件可具有高反射率和高能见度。

Description

纳米颗粒的制法、由其制备的纳米颗粒、和光子晶体器件
技术领域
本公开内容涉及制备高折射纳米颗粒的方法、通过所述方法制备的纳米颗粒和使用所述纳米颗粒的光子晶体器件。
背景技术
与光强烈相互作用的高折射纳米颗粒是光学领域中的重要材料。因此，近来在光学领域中进行了使用高折射纳米颗粒如TiO2、CdS、SnO2、ZnO、ZrO2和CdSe的许多尝试。
从高折射材料中，II-VI或III-V族化合物半导体可通过使用化学方法或量子限制方法控制带隙，并因此被认为是高度期望的光学材料。虽然已经积极地进行了对于该材料的研究，但是现有的材料是具有等于或小于50nm尺寸的纳米颗粒或者具有接近于微米尺寸的尺寸的颗粒。因此，在制备具有均匀的介观尺寸分布的纳米颗粒方面存在限制。因为具有介观尺寸的颗粒可与在可见波段中的光相互作用，因此所述具有介观尺寸的颗粒可用在包括显示器的多种领域中。例如，具有介观尺寸的颗粒可通过使用自组装等组成光子晶体。光子晶体具有网格结构，其中具有不同折射率的两种或更多种材料以二维(2D)或三维(3D)方式规则地排列。这样的具有网格结构的光子晶体具有这样的光子带隙：由于折射率的周期性分布，具有特定波长的光通过所述光子带隙可被阻挡或穿过。
发明内容
提供制备具有均匀的尺寸分布的高折射纳米颗粒的方法和使用所述高折射纳米颗粒的光子器件。
其它方面将部分地在随后的描述中阐明，和部分地从所述描述明晰或者可通过给出的实施方式的实践而获知。
根据本发明的一方面，制备高折射纳米颗粒的方法包括：将聚合物稳定剂加入溶剂；和将具有等于或大于1.8的折射率的高折射纳米颗粒的原料加入所述溶剂并将其搅拌以形成高折射纳米颗粒,其中通过调节所述聚合物稳定剂的含量以控制吸附到所述高折射纳米颗粒表面的所述聚合物稳定剂的量，在从加入所述原料到形成所述高折射纳米颗粒的一步中控制所述高折射纳米颗粒的尺寸。
所述高折射纳米颗粒可为ZnS、TiO2、ZnO或ZrO2。
所述聚合物稳定剂可为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酸或聚乙烯醇(PVA)。所述聚合物稳定剂在所述溶剂中的含量可为约0.1重量%-约2重量%。
所述高折射纳米颗粒的直径可控制为约50nm-约300nm的范围。
所述高折射纳米颗粒可用透明材料涂覆以形成核-壳结构。所述透明材料可为二氧化硅。
根据本发明的另一方面，通过包括如下的方法制备的高折射纳米颗粒：将聚合物稳定剂加入溶剂；和将具有等于或大于1.8的折射率的高折射率纳米颗粒的原料加入所述溶剂并将其搅拌以形成高折射纳米颗粒,其中通过调节所述聚合物稳定剂的含量以控制吸附到所述高折射纳米颗粒表面的所述聚合物稳定剂的量，在从加入所述原料到形成所述高折射纳米颗粒的一步中控制所述高折射纳米颗粒的尺寸。
根据本发明的另一方面,光子晶体器件包括通过由高折射纳米颗粒的自组装形成的光子晶体，所述高折射纳米颗粒通过包括如下的方法制备：将聚合物稳定剂加入溶剂；和将具有等于或大于1.8的折射率的高折射纳米颗粒的原料加入所述溶剂并将其搅拌以形成高折射纳米颗粒，其中通过调节所述聚合物稳定剂的含量以控制吸附到所述高折射纳米颗粒表面的所述聚合物稳定剂的量，在从加入所述原料到形成所述高折射纳米颗粒的一步中控制所述高折射纳米颗粒的尺寸。
所述高折射纳米颗粒可固定至所述溶剂。在这种情况下，所述光子晶体器件的光子带隙可固定以仅反射具有特定波长的光。
所述光子晶体可包括其中所述高折射纳米颗粒分散在所述溶剂中的胶体溶液，其中所述光子晶体器件进一步包括向所述胶体溶液施加电场的电极，其中包括所述高折射纳米颗粒的所述光子晶体的光子阻带根据向所述电极施加的电压在至少可见波段连续地变化。所述电极可用其间的所述胶体溶液相互隔开预定的距离。所述光子晶体器件可为具有可见波段作为光子阻带的可调滤色器、或用于显示可见波段的任意颜色的全色反射显示器。
因为所述方法通过使用聚合物稳定剂控制高折射纳米颗粒的尺寸和分散度，因此具有介观尺寸的纳米颗粒可容易地在一步中制备。因此，由于所述纳米颗粒具有均匀的介观尺寸分布，因此可容易地实现具有可见波段的光子带隙的光子晶体器件。
附图说明
从结合附图考虑的实施方式的下列描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，其中：
图1A到1D说明其中ZnS纳米颗粒生长的过程；
图2A到2C是当使用和没有使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)时制备的ZnS纳米颗粒的扫描电子显微镜(SEM)图像；
图3A到3C是其尺寸受控的多种ZnS纳米颗粒的透射电子显微镜(TEM)图像；
图3D是图3C的放大图像；
图4是说明当使用和没有使用PVP时制备的ZnS纳米颗粒的广角X-射线衍射图案的图；
图5A是ZnS纳米颗粒的放大图像；
图5B说明在ZnS纳米颗粒各自的中心部分进行的能量色散X-射线(EDX)元素分析的结果；
图5C说明在ZnS纳米颗粒各自的端部进行的EDX元素分析的结果；
图6说明对ZnS纳米颗粒进行的热重量分析(TGA)的结果；
图7A到7D是在用二氧化硅涂覆ZnS纳米颗粒之前和之后的所述ZnS纳米颗粒的SEM和TEM图像；
图8A是用二氧化硅涂覆的ZnS纳米颗粒的放大图像；
图8B说明在用二氧化硅涂覆的ZnS纳米颗粒各自的中心部分进行的EDX元素分析的结果；
图8C说明在所述ZnS纳米颗粒各自的壳部分进行的EDX元素分析的结果；
图9A到9C说明高折射纳米颗粒的排列；
图10是说明根据本发明的一个实施方式的光子晶体器件的图；
图11是说明根据本发明的另一实施方式的光子晶体器件的图；
图12说明当颗粒和介质间的折射率比增加时所述光子晶体器件的反射光谱；和
图13是说明反射率和色域与在水溶液中的颗粒和溶剂之间的折射率比之间的关系的图。
具体实施方式
现在将参考其中显示本发明示例性实施方式的附图更充分地描述本发明。在附图中，相同的附图标记指的是相同的元件，且为了清楚可放大元件的尺寸或厚度。
根据本发明的实施方式的制备高折射纳米颗粒的方法包括：将聚合物稳定剂加入溶剂，将其搅拌，加入原料，将反应进行预定的时间，和合成高折射纳米颗粒,其中通过调节所述溶剂中的所述聚合物稳定剂的含量以控制吸附到所述高折射纳米颗粒表面的所述聚合物稳定剂的量，调节所述高折射纳米颗粒的尺寸和分散度。所述高折射纳米颗粒可为具有等于或大于1.8的折射率的ZnS、TiO2、ZnO、或ZrO2。由其制备所述高折射纳米颗粒的所述原料可为公知的原材料。所述聚合物稳定剂可为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酸或聚乙烯醇(PVA)，且所述溶剂中聚合物稳定剂的含量可范围为约0.25重量%-约2重量%。通过使用所述方法制备的所述高折射纳米颗粒可为具有根据所述溶剂中聚合物稳定剂的含量的预定颗粒直径的单分散颗粒，且在从加入所述原料到合成所述高折射纳米颗粒的一步中可控制所述高折射纳米颗粒的尺寸。通过控制所述聚合物稳定剂，所述高折射纳米颗粒的直径可控制为约50nm-约300nm的范围，且所述高折射纳米颗粒的尺寸分布可小于5%，使得所述高折射纳米颗粒具有均匀的尺寸分布。
图1A到1D说明其中ZnS纳米颗粒生长的过程。首先，如图1A中所示，当将锌(Zn)和硫(S)的原料溶解在其中加入预定的聚合物稳定剂的溶剂中时，Zn离子和S离子相互组合以形成如图1B中所示的ZnS晶种。所述ZnS晶种作为如图1C中所示的胶体颗粒的核生长，所述聚合物稳定剂吸附到生长颗粒的表面以控制聚集，且如图1D中所示形成具有均匀的介观尺寸分布的ZnS纳米颗粒。制备具有介观尺寸的ZnS纳米颗粒的常规方法包括：形成ZnS晶种，通过成核生长小颗粒，及在另外的步骤中控制小颗粒的聚集。但是，在根据本实施方式的制备具有介观尺寸的ZnS纳米颗粒的方法中，因为形成ZnS晶种、进行成核和控制聚集在一步中进行，且通过使用初始加入的聚合物稳定剂的量控制ZnS纳米颗粒的尺寸，因此所述ZnS纳米颗粒的尺寸可在一步中控制。
所述制备ZnS纳米颗粒的方法将如下详细说明。将200ml去离子水倒入烧瓶中，和将0.2-2g PVP作为聚合物稳定剂加入，并搅拌以溶解。将反应器的温度升高到约60-约80℃，并加入0.1摩尔硫代乙酰胺。接着，加入0.1-0.2摩尔六水合硝酸锌并搅拌3小时以引起反应，由此形成ZnS纳米颗粒。
图2A是当PVP用作稳定剂时的ZnS纳米颗粒的扫描电子显微镜(SEM)图像。图2B和2C是当0.5g PVP和1g PVP分别用作前述方法中的稳定剂时的ZnS纳米颗粒的SEM图像。参考图2A，没有使用PVP作为稳定剂制备的ZnS纳米颗粒具有无规的尺寸。但是，参考图2B和2C，当PVP用作稳定剂时制备的ZnS纳米颗粒的尺寸和分散度被均匀地控制。而且，图2B的ZnS纳米颗粒具有约200nm的尺寸，且图2C的ZnS纳米颗粒具有约100nm的尺寸。因此，发现随着用作稳定剂的PVP的量增加，所述ZnS纳米颗粒的尺寸减小。因此，发现可通过将用作稳定剂的PVP吸附到所述ZnS纳米颗粒的表面来控制所述ZnS纳米颗粒的生长。
图3A到3C是其尺寸受控的多种ZnS纳米颗粒的透射电子显微镜(TEM)图像。图3D是图3C的放大图像。图3A说明其中在反应器温度为80℃时通过使用0.5g作为稳定剂的PVP、0.1摩尔硫代乙酰胺和0.2摩尔六水合硝酸锌形成ZnS纳米颗粒的情形。图3B说明其中在与图3A相同的实验条件下使用0.75g作为稳定剂的PVP形成ZnS纳米颗粒的情形。图3C说明其中在与图3A相同的实验条件下使用1g作为稳定剂的PVP形成ZnS纳米颗粒的情形。由图3A到3C发现，所述ZnS纳米颗粒的尺寸被适当地控制。而且，由图3D发现，PVP吸附到所述ZnS纳米颗粒的表面且被保护。
图4是说明当使用和没有使用PVP时制备的ZnS纳米颗粒的广角X-射线衍射图案的图。参考图4，使用作为稳定剂的PVP的ZnS纳米颗粒具有与不使用作为稳定剂的PVP的常规ZnS纳米颗粒基本上相同的立方β-ZnS结构。即，即使当如本实施方式所示使用PVP作为稳定剂时，ZnS纳米颗粒的高度结晶结构没有改变。
图5A是通过前述方法制备的ZnS纳米颗粒的放大图像。图5B说明在ZnS纳米颗粒各自的中心部分P1(参见图5A)进行的能量色散X-射线(EDX)元素分析的结果。图5C说明在ZnS纳米颗粒各自的端部P2(参见图5A)进行的EDX元素分析的结果。如图5B和5C中所示，在所述ZnS纳米颗粒各自的中心部分P1和端部P2的原子组成相互不同。因为在端部P2硅(Si)不存在且碳(C)的含量高，因此PVP看来吸附到ZnS纳米颗粒的表面。
图6说明对通过前述方法制备的ZnS纳米颗粒进行的热重量分析(TGA)的结果。参考图6，当使用PVP时，由于吸附到ZnS纳米颗粒表面的PVP的热裂解，重量减少。当通过使用PVP形成所述ZnS纳米颗粒时，发现PVP吸附到所述ZnS纳米颗粒的表面。
根据本发明的另一实施方式的制备高折射纳米颗粒的方法，包括：将聚合物稳定剂加入溶剂、将其搅拌、加入原料、将反应进行预定的时间、合成高折射纳米颗粒、以及通过加入二氧化硅涂覆材料形成核-壳结构。通过使用所述聚合物稳定剂均匀地控制所述高折射纳米颗粒的尺寸，且通过使所述高折射纳米颗粒能够具有核-壳结构可调节所述高折射纳米颗粒的光学特性。
所述制备高折射纳米颗粒的方法将如下详细说明。
首先，制备20ml ZnS胶体溶液(1重量%，固含量)。所述ZnS胶体溶液可为通过上述方法制备的ZnS纳米颗粒的溶液。将1ml氨水和2ml去离子水加入所述ZnS胶体溶液，并搅拌1小时，将0.05-1g原硅酸四乙酯作为二氧化硅涂覆材料加入，且将反应进行5小时，由此形成用二氧化硅涂覆的ZnS纳米颗粒。
图7A是用二氧化硅涂覆ZnS纳米颗粒之前的所述ZnS纳米颗粒的SEM图像。图7B是用二氧化硅涂覆ZnS纳米颗粒之后的所述ZnS纳米颗粒的SEM图像。同样地，图7C是用二氧化硅涂覆ZnS纳米颗粒之前的所述ZnS纳米颗粒的TEM图像。图7D是用二氧化硅涂覆ZnS纳米颗粒之后的所述ZnS纳米颗粒的TEM图像。由图7A到7D发现，具有约20nm厚度的二氧化硅层稳定地(恒定地)涂覆在所述ZnS纳米颗粒各自上。
图8A是通过前述方法制备的用二氧化硅涂覆的ZnS纳米颗粒的放大图像。图8B说明在用二氧化硅涂覆的ZnS纳米颗粒各自的中心部分P1(参见图8A)进行的EDX元素分析的结果。图8C说明在所述ZnS纳米颗粒各自的壳部分P2(参见图8A)进行的EDX元素分析的结果。由图8A到8C发现，用二氧化硅涂覆的ZnS纳米颗粒具有核-壳结构，且在中心部分P1的Si含量是20%，在壳部分P2(其为二氧化硅富集部分)的Si含量为约100％，且Zn和S的原子组成在中心部分P1和壳部分P2几乎相同。
因为通过前述方法制备的ZnS、TiO2、ZnO或ZrO2纳米颗粒是具有比经常在常规方法中用于制备光子晶体的具有1.46的折射率的二氧化硅或具有1.59的折射率的聚苯乙烯高的折射率的材料，如果如下所述通过使用ZnS、TiO2、ZnO或ZrO2纳米颗粒形成光子晶体，可获得高反射率、可增加反射光谱的宽度、且可容易地设计包括所需波段的光子晶体。
图9A到9C说明通过前述方法制备的高折射纳米颗粒的排列。将通过前述方法制备的纳米颗粒10溶解在溶剂中以形成胶体溶液。在这种情况下，纳米颗粒(胶体颗粒)10的表面带电为相同的电荷极性，且如图9A中所示，由于在溶液中离子的吸附和表面极性基团的解离，在所述胶体溶液中的纳米颗粒10带电，以各自具有颗粒主体11和带电区域12。在初始阶段，纳米颗粒10以混乱的方式排列。在这种情况下，带电区域12可包括反离子吸附至其且其不容易移动的层、和与所述层稍微隔开且容易移动的双电层。
通过进行例如透析或通过使用离子交换树脂，可除去所述胶体溶液中没有进行反应的少量原料和聚合物稳定剂。一旦除去没有进行反应的原料和聚合物稳定剂，通过使用自组装，包括所述双电层的纳米颗粒10形成具有面心立方(FCC)结构、体心立方(BCC)结构或密集六方(HCP)结构的胶体晶体。通过纳米颗粒10的浓度可控制胶体晶体中纳米颗粒10间的间隔，且纳米颗粒10的浓度可根据纳米颗粒10的ζ电位、所述溶剂的离子强度等而变化。而且，因为通过如下所述的电刺激可控制纳米颗粒10的浓度，因此可将所述胶体晶体应用于可调光子晶体器件。
当发射外部光时，由于周期性特性，胶体晶体变成具有光子带隙的光子晶体，通过所述光子带隙，具有特定波长的光被反射且具有其它波长的光由于相长干涉而被透射。因为纳米颗粒10具有如上所述的约50nm-约300nm的介观尺寸，因此光子晶体具有在可见波段内的光子带隙。如图9B和9C中所示，当在胶体晶体中改变纳米颗粒10之间的间隔时，光子带隙改变且因此反射光的波段移动。
图10是说明根据本发明的实施方式的光子晶体器件30的图。参考图10，从外部光Li中仅反射包括特定波段的光Lr的光子晶体器件30包括高折射纳米颗粒10，其由于自组装具有拥有光子带隙的光子晶体结构，所述光子带隙对应于反射波段。在这种情况下，通过加入用于将高折射纳米颗粒10固定至溶剂20的材料，可固定所述光子晶体结构。例如，通过将光引发剂和交联剂加入溶剂20、保持高折射纳米颗粒10的有序状态并进行曝光于紫外(UV)光以引起光聚合，可固定所述光子晶体结构。
通过适当地调节高折射纳米颗粒10之间的间隔D，可调节光子晶体器件30的反射波段，且通过适当地确定纳米颗粒10的ζ电位或者溶剂20的离子强度，可调节高折射纳米颗粒10之间的间隔D。例如，通过适当地确定间隔D，光子晶体器件30可用作用于反射蓝光的蓝色显示器、用于反射绿色光的绿色显示器或者用于反射红光的红色显示器。
图11是说明根据本发明的另一实施方式的光子晶体器件40的图。参考图11，作为用于调整从外部光Li实时反射的光Lr的颜色的可调光子晶体器件的光子晶体器件40可包括其中高折射纳米颗粒10分散在溶剂20中的胶体溶液41以及将电压V施加到胶体溶液41的电极42和43。
高折射纳米颗粒10可为通过前述方法制备的高折射纳米颗粒，且由于双电层通过使用自组装形成光子晶体。溶剂20可为极性溶剂如去离子水或醇。
如图11中所示，电极42和43可相互隔开预定的距离。光子晶体器件40可具有其中排列多个被独立地施加电压的单元的矩阵结构。在这种情况下，电极42和43中的一个可为可独立地施加电压的像素电极，和另一电极可为公共电极。所述像素电极和公共电极可使用在通常的显示面板中使用的电极结构。电极42和43可为透明电极，且在这种情况下，光子晶体器件40从外部光Li中反射具有特定波长的光Lr且透射所有其它的光。或者，如果在入射侧的电极(例如电极42)是透明电极且另一电极(例如电极43)用光吸收材料涂覆，可调光子晶体器件40可反射具有特定波长的光Lr并吸收所有其它的光。
当将电压V施加到电极42和43时，在电极42和43间形成电场，且在胶体溶液41中带电的高折射纳米颗粒10受到由所述电场施加的电的力并由于电动现象移动到一侧。例如，带负电的高折射纳米颗粒10移动到正极。当高折射纳米颗粒10由于外部电场移动到一侧以增加高折射纳米颗粒10的浓度时，实现与由于带电的斥力的平衡，因此导致有序的结构。如果降低电压V，施加到高折射纳米颗粒10的电场降低且高折射纳米颗粒10的浓度降低，因此增加高折射纳米颗粒10之间的间隔D。一旦高折射纳米颗粒10之间的间隔D改变，由高折射纳米颗粒10形成的光子晶体的光子带隙改变，因此改变光子阻带。例如，如果降低电压V且高折射纳米颗粒10之间的间隔D增加，所述光子阻带从蓝色波长变为红色波长。可调光子晶体器件40可根据电压V的大小可变地反射从蓝色到红色范围的全色，而且可变地反射从UV光到红外光范围的包括可见波段的宽区域。因此，光子晶体器件40可用作一像素全色反射显示器或具有可见波段作为光子阻带的可调滤色器。而且，光子晶体器件40可应用于波长可调激光器、传感器、电子皮肤(e-skin)、指示器等。
在包括具有不同折射率的两种材料的结构中的反射光谱的宽度Δω由以下定义：
Δω = 4 ω 0 π sin - 1 ( | n L - n H | n L + n H )
Figure BDA00001731709200092
参考方程1，反射光谱的宽度Δω随着两种材料间的折射率比nH/nL增加而增加。
图12说明图10和11的光子晶体器件30和40的反射光谱。如方程1中所示，随着组成光子晶体的颗粒和介质的折射率比增加，如图12中所示反射光谱的宽度增加。在图12中，因为反射光谱的面积是由光子晶体器件反射的光的总量，因此随着反射光谱的宽度Δω增加，通过光子晶体器件30和40的任一种反射的光的总量增加。因此，发现当介质的折射率恒定时，由光子晶体器件反射的光的总量增加。因为在上面的实施方式中制备的纳米颗粒具有高反射率，因此如果使用所述纳米颗粒的光子晶体器件30和40用作显示器，所述显示器可为具有高反射率和高能见度的反射显示器。
图13是说明反射率和色域与在溶剂和水溶液中的颗粒之间的折射率比的关系的图。如图13中所示，因为可通过调节颗粒和溶剂之间的折射率比确定合适的反射率和色域，因此，图10和11的光子晶体器件30和40可用作具有优异色域的反射显示器。
虽然已参考其示例性实施方式具体显示和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，在其中可进行形式和细节上的各种变化。

Claims (19)

1.制备高折射纳米颗粒的方法，所述方法包括：
将聚合物稳定剂加入溶剂；和
将具有等于或大于1.8的折射率的高折射纳米颗粒的原料加入所述溶剂并将其搅拌以形成高折射纳米颗粒，
其中通过调节所述聚合物稳定剂的含量以控制吸附到所述高折射纳米颗粒表面的所述聚合物稳定剂的量，在从加入所述原料到形成所述高折射纳米颗粒的一步中控制所述高折射纳米颗粒的尺寸。
2.权利要求1的方法，其中所述高折射纳米颗粒为ZnS、TiO2、ZnO或ZrO2。
3.权利要求1的方法，其中所述聚合物稳定剂是聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸或聚乙烯醇。
4.权利要求3的方法，其中在所述溶剂中所述聚合物稳定剂的含量为0.1重量%-2重量%。
5.权利要求1的方法，其中所述高折射纳米颗粒的直径控制为50nm-300nm的范围。
6.权利要求1的方法，其中所述高折射纳米颗粒用透明材料涂覆以形成核-壳结构。
7.权利要求6的方法，其中所述透明材料是二氧化硅。
8.通过包括如下的方法制备的高折射纳米颗粒：
将聚合物稳定剂加入溶剂；和
将具有等于或大于1.8的折射率的高折射率纳米颗粒的原料加入所述溶剂并将其搅拌以形成高折射纳米颗粒,
其中通过调节所述聚合物稳定剂的含量以控制吸附到所述高折射纳米颗粒表面的所述聚合物稳定剂的量，在从加入所述原料到形成所述高折射纳米颗粒的一步中控制所述高折射纳米颗粒的尺寸。
9.权利要求8的高折射纳米颗粒，其中所述高折射纳米颗粒为ZnS、TiO2、ZnO或ZrO2。
10.权利要求8的高折射纳米颗粒，其中所述聚合物稳定剂是聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸或聚乙烯醇。
11.权利要求10的高折射纳米颗粒，其中在所述溶剂中所述聚合物稳定剂的含量为0.1重量%-2重量%。
12.权利要求8的高折射纳米颗粒，其中所述高折射纳米颗粒的直径范围为50nm-300nm。
13.权利要求8的高折射纳米颗粒，其中所述高折射纳米颗粒的表面用透明材料涂覆以具有核-壳结构。
14.权利要求13的高折射纳米颗粒，其中所述透明材料是二氧化硅。
15.包括通过由权利要求8-14任一项的高折射纳米颗粒的自组装形成的光子晶体的光子晶体器件。
16.权利要求15的光子晶体器件，其中所述光子晶体固定至所述溶剂。
17.权利要求15的光子晶体器件，其中所述光子晶体包括其中所述高折射纳米颗粒分散在所述溶剂中的胶体溶液,
其中所述光子晶体器件进一步包括向所述胶体溶液施加电场的电极，
其中包括所述高折射纳米颗粒的所述光子晶体的光子阻带根据向所述电极施加的电压在至少可见波段中连续地变化。
18.权利要求17的光子晶体器件，其中所述电极用在其间的所述胶体溶液相互隔开预定的距离。
19.权利要求17的光子晶体器件，其中所述光子晶体器件是具有可见波段作为光子阻带的可调滤光器，或用于显示可见波段的任意颜色的全色反射显示器。
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