Colloidal systems including crystallization have been studied as a model to understand behavior of atoms or molecules. Moreover, colloidal crystals can act as 3D photonic crystals, which have potential to various optical applications such as reflective color displays, optical sensors, pigments, and cosmetics. Because the color of photonic crystals depends on the structure of crystals, it is important to study colloidal crystallization for controlled optical properties. In this thesis, I focus on experimental conditions that of colloidal interactions and confinement where the crystallization occurs for controlling morphology of colloidal crystals. In advance, to fabricate colorimetric microsensors using colloidal photonic crystals, I design the colloidal interactions to obtain suitable morphology of colloidal crystals in the spherical microcapsules.
콜로이드의 결정화는 직접 관찰하기 어려운 원자나 분자의 결정 형성과정과 형태에 대한 영감을 주기에 모델 시스템으로 연구되어 왔다. 또한 광결정으로의 응용은 디스플레이, 색소, 센서 등의 다양한 광학적 소자로의 발전 가능성을 지니기에 많은 관심과 연구가 진행되고 있다. 광결정은 구조에 의해 색을 구현하기에, 제어된 광특성을 이용해 다양한 응용에 적용시키기 위해서는 콜로이드 결정의 형성 방법과 그 구조를 제어하는 연구가 필요하다. 본 학위논문에서는 콜로이드 입자간의 상호작용하는 힘을 제어하고 결정화를 제한 공간에서 이루어지도록 하여 형성되는 콜로이드 결정의 형태와 내부 구조를 제어하였다. 더 나아가서 목표로 하는 응용에 적합한 광결정을 설계하고 구현하여 온도에 따른 변색 특성을 가지는 콜로이드 구형 광결정을 마이크로캡슐 형태로 제작함으로써 마이크로센서로의 응용 가능성을 확인하였다.
