глобулами присутствуют каналы размером 5. . . 10 нм. В опаловых ма-
трицах поры заполняют жидкостями, смачивающими кварц, а также
в них вводят посторонние компоненты в виде наночастиц; размеры
последних сравнимы с размерами каналов, соединяющих отдельные
поры. В искусственных опалах в результате проведения определен-
ных технологических процессов (сушки, отжига и т.д.) формируется
ГЦК-решетка наноглобул аморфного кварца. При отжиге исходных
образцов при температуре 600
o
С на воздухе происходит сжигание
всего углерода, присутствующего в органических соединениях, ко-
торые используют для процесса седиментации наночастиц кварца. В
этом случае в порах исходного опала находится только воздух.
Заполнение образцов диэлектриками осуществляют различными
методами. Один из наиболее доступных методов основан на пропитке
исходных опалов гидрофильными жидкостями и насыщенными рас-
творами солей неорганических и органических соединений. После
отжига такого рода образцов при температуре 400. . . 500
◦
С происхо-
дит формирование конденсированных фаз солей или их компонентов
внутри пор фотонного кристалла. При высокотемпературнм отжиге
(
до 1200
◦
С) глобулы аморфного кварца размягчаются и соединяются
между собой. В результате образуется прозрачная матрица, в кото-
рой присутствуют нанокластеры тугоплавких компонент, периодиче-
ски расположенные в пространстве. Если размер кластеров составляет
несколько нанометров, т.е. включения носят характер квантовых то-
чек, то образовавшаяся кристаллическая структура классифицируется
как квантовый фотонный кристалл — квантит.
При отжиге исходных опалов в атмосфере благородного газа в
результате разложения органических соединений, используемых для
процесса седиментации наночастиц кварца, происходит выпадение
свободного углерода на сферической поверхности глобул в виде мо-
нослойной “рубашки” — сферического графена, покрывающего квар-
цевые глобулы.
В данном случае в качестве квантовых компонентов выступают по-
крытые углеродом сферы достаточно большого радиуса (100. . .150 нм).
Электрические свойства сферического графена могут быть похожи на
свойства плоского графена, т.е. характеризоваться достаточно высокой
проводимостью.
Для углеродных “квантовых рубашек” предельно малой толщины
(
сферического графена) должно проявляться размерное квантование
спектра, при этом углеродные квантовые сферы обнаруживают также
анизотропию гальванических свойств.
Примерами квантовых фотонных кристаллов являются искусствен-
ные опалы, в поры которых введено небольшое количество тугоплав-
ких диэлектриков: ZrO
2
,
Eu
2
O
3
,
LiNbO
3
,
BaTiO
3
и др. Большой интерес
114
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012