，无机盐，硅，锗，锡，掺杂有III族或V族元素的硅，掺杂有III族或V族元素的锗，掺杂有III族或V族元素的锡，二氧化硅，氧化铝，氧化铍，贵金属氧化物，铂族金属氧化物，二氧化钛，氧化错，二氧化給，氧化钼，氧化妈，氧化铼，氧化钽，氧化银，氧化铬，钪，钇，镧，二氧化铈，和稀土氧化物，钍和铀的氧化物，无机溶胶-凝胶衍生的氧化物，聚合物，无规共聚物，嵌段共聚物，支化聚合物，星形聚合物，树枝状聚合物，超分子聚合物等。在某些方面，可使用空气、水、有机溶剂、油、汽化的液体、乳液、聚合物型材料、气体或它们的组合来形成低介电材料。在某些实施方式中，甚至也可以使用无机氧化物、金属、聚合物型材料、液体，只要较高指数材料(higher index material)与其一起使用。可以使用本文所述的高介电材料和低介电材料的任意组合。通常，该技术不限于本文所述的任何特定的材料;可以使用任何材料的组合，只要在高介电材料和低介电材料之间存在折射率差。
[0057]在某些实施方式中，可以形成光子晶体以呈现相长干涉的预定波长，这里称作“共振波长”。在某些实施方式中，“共振波长”指的是在波长范围内的峰值波长，但还可以包括在峰值波长附近的波长范围，如具有具有约100nm、40nm、40nm、20nm或者1nm的半峰全宽(FWHM)的峰。取决于所需的颜色和光子晶体结构的类型，FWHM可以是更大或更小。在一方面，光子晶体可以形成为具有约650nm的共振波长，以呈现出红色结构色。在另一个方面，该光子晶体可以形成为具有约600nm的共振波长，以呈现橙色结构色。在另一个方面，该光子晶体可以形成为具有约570nm的共振波长，以呈现黄色结构色。在另一个方面，该光子晶体可以形成为具有约510nm的共振波长，以呈现绿色结构色。在另一个方面，该光子晶体可以形成为具有约475nm的共振波长，以呈现蓝色结构色。在另一个方面，该光子晶体可以形成为具有约445nm的共振波长，以呈现靛蓝结构色。在另一个方面，该光子晶体可以形成为具有约400nm的共振波长，以呈现紫色结构色。通常，光子晶体可以形成为具有对应于任何任意颜色或色调的共振波长。
[0058]例如，对于由二氧化硅和空气形成的反蛋白石结构的情况，光子晶体结构的光学周期性可以类似于约325nm，以呈现红色结构色。如本文所使用的，光子晶体结构的“光学周期性”是指高介电材料和低介电材料之间在光路方面的重复单元距离。如本文所用的“光路”是指与保存(conserve)光在两点之间传播的波长数的距离的量度。在具有恒定折射率的均匀材料内两个点之间的光路是由两个点之间的距离乘以材料的折射率而定义。在某些实施方式中，光子晶体的周期性的光路可以类似于约300nm，以呈现橙色结构色。在某些实施方式中，该光子晶体的周期性的光路可以类似于约285nm，以呈现黄色结构色。在某些实施方式中，该光子晶体的周期性的光路可以类似于约255nm，以呈现绿色结构色。在某些实施方式中，该光子晶体的周期性的光路可以为类似于约238nm，以呈现蓝色结构色。在某些实施方式中，该光子晶体的周期性的光路可以为约223nm，以呈现靛蓝结构色。在某些实施方式中，该光子晶体的周期性的光路可以是约200nm，以呈现紫色结构色。通常，光子晶体的周期性的光路可设计为呈现任何任意颜色或色调。
[0059]在某些实施方式中，以颗粒形式制造光子晶体结构。与以膜形式制造的光子晶体结构相比，光子晶体颗粒需要进一步考虑，原因是重复单元的数目较少。例如，在颗粒形式中可发现更高的缺陷水平，原因是更高的表面积(其中晶格结构可以扭曲)。此外，取决于所需的共振波长和颗粒尺寸，可需要最小颗粒尺寸，以获得足够强的光子晶体结构的共振效应。另一方面，大的光子晶体颗粒可以导致火花效应和虹彩，而小的光子晶体颗粒可以提供更均匀的颜色。取决于颗粒的尺寸，使用较小的颗粒可以实现更均匀的着色，或者使用较大的颗粒可以实现更鲜艳的颜色，包括火花和虹彩。例如，如图22中所示，具有25 X 50μπι尺寸的光子晶体颗粒在不同的观察角度显现出更均匀的颜色。光子晶体粒径越大，观察到的颜色的角度依赖性变得更加明显，其中膜(标有“自由形态”)在不同的观察角度显示了最高程度的颜色变化。
[0060]在某些实施方式中，具有至少预定最小数目的光子晶体重复单元的光子晶体颗粒可以提供特定的改进颜色品质的益处。如本文所使用的，“重复单元”是指在具有高介电常数和低介电常数的材料的空间中的变化。例如，如图1A-1B中所示，对于给定的光子晶体折射率对比(n2/m)，光子晶体重复单元的最小数目(趋肤深度)可以通过计算反射波长(λ。)除以半峰全宽(w)而测定。对于特定的光子晶体结构(例如示出的反蛋白石)，可以计算图1A中所示的趋肤深度作为光子晶体的折射率对比(n2/m)的函数之间的关系。光子晶体结构的趋肤深度与其光谱选择性相关。过滤掉在反射波长λ。处(在N波长的趋肤深度)的光透射的光子晶体结构，将具有受限于数量级(order^/N的波长分辨率，给其反射峰以半峰全宽w?1/2N。由于光子晶体在Bragg条件下具有每波长约两个光子晶体结构的晶格周期，那么表达为光子晶体结构的晶格周期数目的趋肤深度办与《和λ。相关(通过np?l/w)。对于在图1A上在曲线上给定的折射率对比，反射波长(λ。)和半峰全宽(W)可以从具有大量晶格周期(比ηΡ大得多)的特定光子晶体结构的反射光谱的模拟来测定(使用任何数目的方法如转移矩阵计算(例如参见 A.Yar iv,P.Yeh, Ph otonics: Optical Electronics in ModernCommunicat1ns ,Oxford University Press，2007，相关内容在此通过引用并入本文)或有限差分建模(f inite difference modeling)(例如参见J.Joannopoulos ,S.G.Johnson,J.Winn，R.Meade，Photonic Crystals:Molding the Flow of Light，PrincetonUniversity Press，2008，相关内容在此通过引用并入本文))。如所示，折射率对比越高，使用的重复单元数目可以越小。例如，使用约2.9的折射率对比，可以使用约4个重复单元。与此不同，使用约1.4的折射率对比，可以使用约12个重复单元。然而，除了预定最小数目的重复单元外，还可以使用额外的重复单元。在某些实施方式中，光子晶体颗粒具有这样的尺寸，其具有至少4、6、8、10、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、50个光子晶体结构重复单元。在某些实施方式中，光子晶体颗粒具有12-50个光子晶体结构重复单元的尺寸。
[0061]在某些实施方式中，光子晶体颗粒可以具有任何所需的形状。例如，光子晶体颗粒可以为各向同性形状，如球形球、立方体等。在其它情况下，光子晶体颗粒可以为各向异性形状，如砖状物、延长的圆柱体、椭圆体、方形棱柱体、矩形棱柱体、各种其他棱镜和金字塔状等。在仍其他情况下，光子晶体微粒可以是其他形状，如二十面体、四面体、锥体、菱形体或任意随机结构。
[0062]光谱选择性吸收组分
[0063]在某些实施方式中，光子晶体颗粒可以含有光谱选择性吸收组分。在某些实施方式中，光谱选择性吸收组分可以约0.1-10%固体体积，如0.1-2.5固体体积％的浓度存在。更大量的光谱选择性吸收组分可导致更强地抑制光子晶体颗粒的共振波长外的特定波长。如本文所用，光谱选择性吸收组分包括选择性地吸收一些波长而基本上不吸收光子晶体的共振波长附近的电磁辐射的组分。
[0064]图2A-2C示出了已与根据现有技术的宽带吸收剂混合的光子晶体。如图所示，*表示光子晶体的共振波长。在一些情况下，如示于图2B和2C中，可存在多个共振峰，其中用a*表示用于反射的特别所需波长。如本文中所使用的，在这些实例的每个中，当使用宽带吸收剂如碳纳米颗粒时，观察到所有反射强度(包括所需峰的强度)的抑制。在一些情况下，例如在图2C中，当所需的颜色波长具有低于其他共振波长的峰值强度时，甚至可发生所需颜色的消失。例如，图2A示出共振峰。
[0065]与此不同的是，如图2D-2F中所示，使用根据某些实施方式的具有光谱选择性吸收的光子晶体，导致增加所需的颜色，同时抑制所有不需要的颜色。不同于常规的体系，使用光谱选择性吸收剂导致抑制所有不需要的颜色，从而甚至可以抑制更大反射强度的不需要的颜色。
[0066]可促进任何所需的共振波长反射，同时可以抑制不需要的颜色波长。例如，如果所需的共振波长为约650nm以产生红色结构色，则该光谱选择性吸收组分可以吸收一种或多种其它可见波长而基本上不吸收约650nm的波长。作为另一实例，如果所需的共振波长为约600nm以产生橙色结构色，则该光谱选择性吸收组分可以吸收一种或多种其它可见波长而基本上不吸收约600nm的波长。作为仍另一实例，如果所需的共振波长为约570nm以产生黄色结构色，则该光谱选择性吸收组分可以吸收一种或多种其它可见波长而基本上不吸收约570nm的波长。作为仍另一实例，如果所需的共振波长为约510nm以产生绿色结构色，则该光谱选择性吸收组分可以吸收一种或多种其它可见波长而基本上不吸收约510nm的波长。作为仍另一实例，如果所需的共振波长为约475nm以产生蓝色结构色，则该光谱选择性吸收组分可以吸收一种或多种其它可见波长而基本上不吸收约475nm的波长。作为仍另一实例，如果所需的共振波长为约445nm以产生靛蓝结构色，则该光谱选择性吸收组分可以吸收一种或多种其它可见波长而基本上不吸收约445nm的波长。作为仍另一实例，如果所需的共振波长为约400nm以产生紫色结构色，则该光谱选择吸收组分可以吸收一种或多种其它可见波长而基本上不吸收约400nm的波长。
[0067]如本文所用，“基本上不吸收共振波长附近的电磁辐射”可以指在给定的共振波长处反射率的降低不超过0.2，或不超过0.15,或不超过0.1，或不超过0.07，或不超过0.05，不超过0.01或甚至更少。
[0068]—般而言，可以使用任何光谱选择性吸收组分，如任何等离子结构(由不同的材料制成，或者具有不同的尺寸，或者具有不同的形状)或半导体纳米晶体，其在可见光谱的所需部分处显示经调节的吸收性能和足够小的尺寸以装配到光子晶体的间隙位置中。在某些实施方式中，可以使用不同的光谱选择性吸收组分的混合物，以调节所需的光学性质和尺寸的组合。在某些实施方式中，选择性吸收的波长或吸收的程度可以基于光谱选择性吸收组分的尺寸和形状或它们的化学组成来改变。
[0069]在一些示例性实施方式中，一些合适的光谱选择性吸收组分包括具有5nm_80nm尺寸的球形金纳米颗粒，其在650nm处不显著吸收，而选择性地吸收其它可见波长来创建红色结构色。在此范围内和超过该范围改变