Structural colors are generated by light interaction with micro- or nanostructure such as interference and diffraction and can be potentially applied for various fields such as optical security, anti-counterfeiting materials and cosmetics. Photonic crystals are periodic optical nanostructure which inhibit certain wavelength of light and produce structural colors when photonic bandgap is placed in visible range. Surface plasmon resonance is the resonant oscillation of electrons at the interface between metal and dielectric stimulated by incident light and also can produce structural color. Here, dual-optical structure which utilizes both properties of photonic bandgap and surface plasmon resonance was fabricated using colloidal self-assembly and photolithography. Gold was deposited regio-selectively on the surface of inverse opal and the structure has both inverse opal color from photonic bandgap and plasmonic color of gold from surface plasmon resonance together. This structure is applicable for multi-structural color micro-patterning and have unique reflectance spectrum which enhances its capability for optical security and anti-counterfeiting applications. The combination of colors is controllable by changing particle diameter and reflectance spectra can be controlled by changing the ratio of gold-deposited area. Furthermore, by infiltrating fluids, both colors of photonic crystals and surface plasmon resonance changed corresponding to refractive indices of infiltrated fluids.
구조색은 마이크로 혹은 나노 구조와 빛의 상호작용으로 발생하는 색으로 색소를 대체 가능한 다양한 응용 분야를 가진다. 광결정은 빛의 특정 파장을 통과시키지 않는 주기적 구조를 가진 나노 구조로서 광밴드갭이 가시광선 영역 대에 위치할 때 구조색을 낸다. 표면 플라즈몬 공명은 금속과 유전체의 계면에서 전자가 집단적으로 진동하는 플라즈몬과 빛의 상호 작용으로 마찬가지로 구조색을 가진다. 본 연구에서는 콜로이드 자가조립과 광식각을 이용하여 광밴드갭과 표면 플라즈몬 공명을 함께 이용한 광학 구조를 제작하였다. 역오팔의 표면에 금을 위치선택적으로 증착하여 만들어진 구조는 역오팔과 금의 플라즈몬 색을 동시에 지니며 독특한 반사 스펙트럼을 가지므로 광보안, 위조방지로의 활용성을 가진다. 입자 크기를 바꿈으로써 색의 조합을 조절할 수 있으며, 금 증착 부분의 비율을 바꿈으로써 반사 스펙트럼을 조절 가능하다. 또한 구조에 유체를 침투시킴으로써 두 가지 색을 동시에 바꿀 수 있다.