利用外磁场诱导具有超顺磁性的胶态纳米粒子进行自组装来制备光子晶体的技术是近年来才发展起来的一种快速光子晶体制备技术。相对于传统的制备胶态光子晶体的自组装技术,磁诱导自组装技术具有多种优势：首先,传统的胶态纳米粒子自组装技术,例如重力自组装、离心力自组装、电泳自组装以及静电和毛细管力自组装等,需要较长的时间来构筑光子晶体结构。其短则需数小时,长则几天的时间来制备厘米级尺度的光子晶体,难以满足实际应用的要求。而利用磁诱导自组装技术可以瞬间完成光子晶体结构的构筑,实现从无衍射颜色到有衍射颜色的巨大变化。其次,通过磁场强度和磁场方向的改变,可以很容易地操纵其诱导形成的一维光子晶体的结构,从而实现衍射颜色的改变。最后,不同于利用传统的胶态纳米粒子自组装技术所构筑的光子晶体结构,基于磁诱导自组装技术形成的光子晶体结构是可逆的,可以通过磁场的施加和撤销,实现光子晶体结构的形成和消散。磁诱导自组装技术的发展使得人们随意的调控光子晶体的光学性能和制备更加精细和复杂的光子晶体结构成为可能。基于磁诱导自组装技术的这些巨大优势,本论文旨在探索磁性胶态纳米粒子的磁诱导自组装机制以及基于磁诱导自组装技术制备功能化的光子晶体材料,例如光子晶体写字板、光子晶体湿度传感器和光子晶体防伪标识等。此外,还着重研究了一种新颖的隐形光子晶体印刷术。详细内容归纳如下：1、通过超顺磁性胶态纳米粒子的快速磁诱导自组装和随后的自由基聚合反应,将一维链状光子晶体结构固定在聚丙烯酰胺乙二醇凝胶基体中制备了一种新型的光子晶体写字板。用蒸馏水做墨水,通过聚合物基体的膨胀作用可以在光子晶体写字板上书写各种字母或文字符号。通过去除光子晶体印迹中的水分可以拭去光子晶体符号,使得光子写字板可以重复多次使用。由于写字板可重复书写且墨水无毒,这种光子晶体写字板／墨水系统具有环境友好性。得益于快速的磁诱导自组装技术和自由基聚合反应,这种光子晶体显示写字板的制备时间比基于传统的自组装方法大大减少,这对于未来工业化生产具有重要的意义。2、利用快速磁诱导自组装技术和自由基聚合反应,制备了高度稳定的,肉眼可视的自显示光子晶体湿度传感器。随着相对湿度从11%变化到97%,该光子晶体湿度传感器的颜色可以自动从深蓝色到浅红色之间逐渐转变。其整个衍射波长的变化区间接近160nm,这几乎覆盖了整个可见光范围,并且其强度肉眼可见。另外,循环试验表明该光子晶体湿度传感器在光学信号上具有良好的稳定性和重复性。这种低成本、无功耗的光子晶体湿度传感器系统可以实现类似于pH试纸的比色湿度检测。3、基于最近发展起来的磁诱导自组装技术,设计了一种新颖的、简单且低成本的制备具有双光子带隙异质结构的光子晶体的方法,并且最终达到了调制其光学衍射颜色的目的。这种方法极大地简化了具有多重光子带隙异质结构的光子晶体的制备过程,并且扩充了调节光子晶体光学衍射颜色的方法。源自这种具有双光子带隙异质结构的光子晶体的结构色,因其具有双重衍射峰且可以通过磁场的施加与撤销实现衍射颜色的显现和消散,难以被普通的化学染料和颜料所模仿。基于这种特殊的具有双光子带隙异质结构的磁响应光子晶体,我们进一步制备了一种新颖的光子晶体防伪标识。由于商品防伪保护的迫切需求,这种光子晶体防伪标识将在防伪领域具有良好的应用前景。4、基于磁诱导自组装技术和前期的工作基础,发展了一种新颖的隐形光子晶体印刷术。利用这种隐形光子晶体印刷术,可以简单、快速、方便的制备各种图案的隐形光子晶体印迹,且隐形的光子晶体印迹可以使用随处可见的磁铁来使之显现。这种隐形光子晶体印刷术不仅可以实现光子晶体图案的电脑设计化,人工设计化,此外,印刷在光子晶体纸基底上的隐形光子晶体图案还可以保持较长时间的稳定(三个月以上),这使得这种隐形光子晶体印刷术具有很强的实用性。