Abstract
We review the recent theoretical study on the optical properties of one-dimensional soft photonic crystals (1D SPCs) with ferrofluids. The proposed structure is composed of alternating ferrofluid layers and dielectric layers. For the ferrofluid, single domain ferromagnetic nanoparticles can align to a chain under the stimuli of an external magnetic field, thus changing the microstructure of the system. Meanwhile, nonlinear optical responses in ferrofluids are also briefly reviewed.
Similar content being viewed by others
References
N. Masaya, Rep. Prog. Phys., 2010, 73: 096501
J. D. Joannopoulos, S. G. Johnson, J. N. Winn, and R. D. Meade, Photonic Crystals: Molding the Flow of Light, 2nd Ed., Princeton: Princeton University Press, 2008
E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett., 1987, 58(20): 2059
S. John, Phys. Rev. Lett., 1987, 58(23): 2486
Y. Zhang, J. Wang, Y. Huang, Y. Song, and L. Jiang, J. Mater. Chem., 2011, 21(37): 14113
Q. Y. Zhu, Y. Q. Fu, D. Q. Hu, and Z. M. Zhang, Chin. Phys. B, 2012, 21(6): 064220
J. Wang, M. Yan, and M. Qiu, Front. Phys. China, 2010, 3(3): 260
P. E. Barclay, K. Srinivasan, and O. Painter, Opt. Express, 2005, 13(3): 801
M. Loncčar, T. Doll, J. Vučković, and A. Scherer, J. Lightwave Tech., 2000, 18: 1402
T. Zijlstra, E. van der Drifta, M. J. A. de Dood, E. Snoeks, and A. Polman, J. Vac. Sci. Technol. B, 1999, 17(6): 2734
S. H. Kim, S. Y. Lee, S. M. Yang, and G. R. Yi, NPG Asia Mater., 2011, 3(1): 25
P. Jiang, J. M. Smith, J. M. Ballato, and S. H. Foulger, Adv. Mater., 2005, 17(2): 179
Y. J. Zhao, Z. Y. Xie, H. C. Gu, L. Jin, X. W. Zhao, B. P. Wang, and Z. Z. Gu, NPG Asia Mater., 2012, 4(9): e25
M. Honda, T. Seki, and Y. Takeoka, Adv. Mater., 2009, 21(18): 1801
V. V. Ravi Kanth Kumar, A. K. George, W. H. Reeves, J. C. Knight, P. S. J. Russell, F. G. Omenetto, and A. J. Taylor, Opt. Express, 2002, 10: 1520
J. D. Debord, S. Eustis, S. B. Debord, M. T. Lofye, and L. A. Lyon, Adv. Mater., 2002, 14(9): 658
R. E. Rosensweig, Ferrohydrodynamics, New York: Cambridge University Press, 1985
Y. H. Ye, T. S. Mayer, I. C. Khoo, I. B. Divliansky, N. Abrams, and T. E. Mallouk, J. Mater. Chem., 2002, 12(12): 3637
L. He, Y. X. Hu, X. G. Han, Y. Lu, Z. D. Lu, and Y. D. Yin, Langmuir, 2011, 27(22): 13444
W. Cheng, K. B. Tang, and J. Sheng, Chem. -Eur. J., 2010, 16(12): 3608
X. L. Xu, G. Friedman, K. D. Humfeld, S. A. Majetich, and S. A. Asher, Chem. Mater., 2002, 14(3): 1249
X. L. Xu, G. Friedman, K. D. Humfeld, S. A. Majetich, and S. A. Asher, Adv. Mater., 2001, 13(22): 1681
N. Yanase, H. Noguchi, H. Asakura, and T. Suzuta, J. Appl. Polym. Sci., 1993, 50(5): 765
Y. X. Hu, L. He, and Y. D. Yin, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50(16): 3747
J. P. Ge, Y. X. Hu, and Y. D. Yin, Angew. Chem., 2007, 119(39): 7572
L. He, Y. X. Hu, H. Kim, J. P. Ge, S. Kwon, and Y. D. Yin, Nano Lett., 2010, 10(11): 4708
P. C. Morais, V. K. Garg, A. C. Oliveira, L. P. Silva, R. B. Azevedo, A. M. L. Silva, and E. C. D. Lima, J. Magn. Magn. Mater., 2001, 225(1–2): 37
A.F. Bakuzis, K. SkeffNeto, P. P. Gravina, L. C. Figueiredo, P. C. Morais, L. P. Silva, R. B. Azevedo, and O. Silva, Appl. Phys. Lett., 2004, 84(13): 2355
T. A. Eloim, P. C. Santos, Morais, and A. F. Bakuzis, Phys. Rev. E, 2010, 82: 21407
C. Scherer and A. M. Figueiredo Neto, Braz. J. Phys., 2005, 35(3a): 718
Y. Gao, J. P. Huang, Y. M. Liu, L. Gao, K. W. Yu, and X. Zhang, Phys. Rev. Lett., 2010, 104(3): 034501
X. D. Zhang, Front. Phys. China, 2006, 1(4): 396
B. M. Berkovsky, V. F. Medvedev, and M. S. Krakov, Magnetic Fluids: Engeering Applications, New York: Oxford University Press, 1993
C. Alexiou, W. Arnold, P. Hulin, R. J. Klein, H. Renz, and F. G. Parak, Magnetohydrodynamics, 2001, 37: 318
I. Robinson, D. Tung, S. Maenosono, C. Wälti, and N. T. K. Thanh, Nanoscale, 2010, 2(12): 2624
H. Rahn, I. Gomez-Morilla, R. Jurgons, Ch. Alexiou, and S. Odenbach, J. Phys.: Condens. Matter, 2008, 20(20): 204152
J. D. A. Gomes, M. H. Sousa, F. A. Tourinho, R. Aquino, G. J. da Silva, J. Depeyrot, E. Dubois, and R. Perzynski, J. Phys. Chem. C, 2008, 112(16): 6220
C. Z. Fan, G. Wang, and J. P. Huang, J. Appl. Phys., 2008, 103(9): 094107
C. Z. Fan, E. J. Liang, and J. P. Huang, J. Phys. D, 2011, 44(32): 325003
C. Z. Fan, J. Q. Wang, J. N. He, P. Ding, and E. J. Liang, Chin. Phys. B, 2012 (accepted)
C. Z. Fan and J. P. Huang, Appl. Phys. Lett., 2006, 89(14): 141906
Y. Gao, C. Z. Fan, and J. P. Huang, Progress in Physics, 2010, 30: 387
D. M. Topasna and G. A. Topasna, Numerical modeling of thin film optical filters, in Education, Training in Optics, 2009, Photonics, OSA Technical Digest Series (CD) Optical Society of America, paper EP5
J. D. Jackson, Classical electrodynamics, Berkeley: University of California, 2004
C. C. Katsidis and D. I. Siapkas, Appl. Opt., 2002, 41(19): 3978
X. Y. Wu, B. J. Zhang, J. H. Yang, X. J. Liu, N. Ba, Y. H. Wu, and Q. C. Wang, Physica E, 2011, 43(9): 1694
C. K. Lo and K. W. Yu, Phys. Rev. E, 2001, 64(3 Pt 1): 031501
K. Butter, P. H. H. Bomans, P. M. Frederik, G. J. Vroege, and A. P. Philipse, J. Phys.: Condens. Matter, 2003, 15(15): S1451
K. Butter, P. H. H. Bomans, P. M. Frederik, G. J. Vroege, and A. P. Philipse, Nat. Mater., 2003, 2(2): 88
R. A. Trasca and S. H. L. Klapp, J. Chem. Phys., 2008, 129(8): 084702
M. Klokkenburg, B. H. Erné, J. D. Meeldijk, A. Wiedenmann, A. V. Petukhov, R. P. Dullens, and A. P. Philipse, Phys. Rev. Lett., 2006, 97(18): 185702
M. Klokkenburg, B. H. Erné, A. Wiedenmann, A. V. Petukhov, and A. P. Philipse, Phys. Rev. E, 2007, 75(5 Pt 1): 051408
Z. W. Wang, C. Holm, and H. W. Müller, Phys. Rev. E, 2002, 66(2 Pt 1): 021405
J. T. K. Wan, G. Q. Gu, and K. W. Yu, Phys. Rev. E, 2001, 63(5 Pt 1): 052501
J. P. Huang and K. W. Yu, Phys. Rep., 2006, 431(3): 87
C. Cotae, O. Baltag, R. Olaru, D. Calarasu, and D. Costandache, J. Magn. Magn. Mater., 1999, 201(1–3): 394
C. P. Pang, C. T. Hsieh, and J. T. Lue, J. Phys. D, 2003, 36(15): 1764
J. P. Huang, Z. W. Wang, and C. Holm, Phys. Rev. E, 2005, 71(6 Pt 1): 061203
M. Centini, C. Sibilia, M. Scalora, G. D’Aguanno, M. Bertolotti, M. J. Bloemer, C. M. Bowden, and I. Nefedov, Phys. Rev. E, 1999, 60(4 Pt B): 4891
M. Scalora, M. J. Bloemer, A. S. Manka, J. P. Dowling, R. Viswanathan, J. W. Haus, and C. M. Bowden, Phys. Rev. A, 1997, 56(4): 3166
J. P. Ge and Y. D. Yin, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50(7): 1492
A. Mekis, J. C. Chen, I. Kurland, S. H. Fan, P. R. Villeneuve, and J. D. Joannopoulos, Phys. Rev. Lett., 1996, 77(18): 3787
T. R. Zhai, D. H. Liu, and X. D. Xiang, Front. Phys. China, 2010, 5(3): 266
K. Chang, J. T. Liu, J. B. Xia, and N. Dai, Appl. Phys. Lett., 2007, 91(18): 181906
G. J. Lee, Y. P. Lee, S. G. Jung, C. K. Hwangbo, S. Kim, and I. Park, J. Appl. Phys., 2007, 102(7): 073528
G. Wang, J. P. Huang, and K. W. Yu, Appl. Phys. Lett., 2007, 91(19): 191117
M. Golosovsky, Y. Neve-Oz, and D. Davidovm, Synth. Met., 2003, 139(3): 705
J. P. Ge, Y. X. Hu, and Y. D. Yin, Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46(39): 7428
S. Kim and V. Gapalan, Appl. Phys. Lett., 2001, 78(20): 3015
J. M. Weissman, H. B. Sunkara, A. S. Tse, and S. A. Asher, Science, 1996, 274(5289): 959
D. McPhail, M. Straub, and M. Gu, Appl. Phys. Lett., 2005, 87(9): 091117
K. Busch and S. John, Phys. Rev. Lett., 1999, 83(5): 967
E. Graugnard, D. P. Gaillot, S. N. Dunham, C. W. Neff, T. Yamashita, and C. J. Summers, Appl. Phys. Lett., 2006, 89(18): 181108
P. Kopperschmidt, Appl. Phys. B, 2001, 73(7): 717
D. McPhail, M. Straub, and M. Gu, Appl. Phys. Lett., 2005, 86(5): 051103
C. K. Lo and K. W. Yu, Phys. Rev. E, 2001, 64(3 Pt 1): 031501
C. K. Lo, J. T. K. Wan, and K. W. Yu, J. Phys.: Condens. Matter, 2001, 13(6): 1315
J. P. Huang, J. T. K. Wan, C. K. Lo, and K. W. Yu, Phys. Rev. E, 2001, 64(6 Pt 1): 061505
P. B. Johnson and R. W. Christy, Phys. Rev. B, 1974, 9(12): 5056
J. Zi, J. Wan and C. Zhang, Appl. Phys. Lett., 1998, 73(15): 2084
R. R. Kellner and W. Koehler, J. Appl. Phys., 2005, 97(3): 034910
J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature, 1997, 386(6621): 143
Y. A. Vlasov, X. Z. Bo, J. C. Sturm, and D. J. Norris, Nature, 2001, 414(6861): 289
M. Fu, J. Zhou, and J. H. Yu, J. Phys. Chem. C, 2010, 114(20): 9216
S. G. Johnson and J. D. Joannopoulos, Opt. Express, 2001, 8(3): 173
P. Yeh, Optical Waves in Layered Media, New York: Wiley, 1988
M. Lonca, D. Nedeljkovie, T. Doll, J. Vuckovic, A. Schere, and T. P. Pearsall, Appl. Phys. Lett., 2000, 77: 1937
M. Campbell, D. N. Sharp, M. T. Harrison, R. G. Denning, and A. J. Turberfield, Nature, 2000, 404(6773): 53
C. C. Cheng and A. Scherer, J. Vac. Sci. Technol. B, 1995, 13(6): 2696
M. Miyake, Y. C. Chen, P. V. Braun, and P. Wiltzius, Adv. Mater., 2009, 21(29): 3012
S. W. Wang, W. Lu, X. S. Chen, Z. F. Li, X. C. Shen, and W. J. Wen, J. Appl. Phys., 2003, 93(11): 9401
G. Wang, J. P. Huang, and K. W. Yu, Opt. Lett., 2008, 33(19): 2200
J. D. Debord and L. A. Lyon, J. Phys. Chem. B, 2000, 104(27): 6327
W. Park and J. B. Lee, Appl. Phys. Lett., 2004, 85(21): 4845
X. C. Xu, Y. G. Xi, D. Z. Han, X. H. Liu, J. Zi, and Z. Q. Zhu, Appl. Phys. Lett., 2005, 86(9): 091112
D. Soto-Puebla, M. Xiao, and F. Ramos-Mendieta, Phys. Lett. A, 2004, 326(3–4): 273
M. Bergmair and K. Hingerl, J. Opt. A, 2007, 9(9): S339
C. S. Levin, C. Hofmann, T. A. Ali, A. T. Kelly, E. Morosan, P. Nordlander, K. H. Whitmire, and N. J. Halas, Nano, 2009, 3: 1379
S. P. Yeap, P. Y. Toh, A. L. Ahmad, S. C. Low, S. A. Majetich, and J. K. Lim, J. Phys. Chem. C, 2012, 116(42): 22561
Y. Song, J. Ding, and Y. H. Wang, J. Phys. Chem. C, 2012, 116(20): 11343
Z. C. Xu, Y. L. Hou, and S. H. Sun, J. Am. Chem. Soc., 2007, 129(28): 8698
Z. Ban and C. O’Connor, Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 2004, 818: M5.18
H. Yu, M. Chen, P. M. Rice, S. X. Wang, R. L. White, and S. Sun, Nano Lett., 2005, 5(2): 379
V. Kuzmiak and A. A. Maradudin, Phys. Rev. B, 1997, 55(12): 7427
P. G. Kik, S. A. Maier, and H. A. Atwater, Phys. Rev. B, 2004, 69(4): 045418
R. W. Boyd, Nonlinear Optics, New York: Academic Press, 1992
D. J. Bergman and D. Stroud, Solid State Phys., 1992, 46: 147
M. Shimomuraa and T. Sawadaishib, Curr. Opin. Colloid Interface Sci., 2001, 6: 11
C. Ren, L. F. Cheng, F. Kang, L. Gan, D. Z. Zhang, and Z. Y. Li, Chin. Phys. B, 2012, 21(10): 104210
Y. Wang, X. Q. Huang, and C. D. Gong, Chin. Phys. Lett., 2000, 17: 498
F. Zhuang, L. Wu, and S. L. He, Chinese Phys., 2002, 11(8): 834
L. Li, Y. C. Xie, Y. Q. Wang, X. Y. Hu, Z. F. Feng, and B. Y. Cheng, Chin. Phys. Lett., 2003, 20: 1767
V. L. Colvin, MRS Bull., 2001, 26(08): 637
S. Colodrero, M. Ocaña, and H. Míguez, Langmuir, 2008, 24(9): 4430
S. Colodrero, M. Ocaña, A. R. González-Elipe, and H. Míguez, Langmuir, 2008, 24(16): 9135
G. Lozano, S. Colodrero, O. Caulier, M. E. Calvo, and H. Miguez, J. Phys. Chem. C, 2010, 114(8): 3681
B. G. Prevo and O. D. Velev, Langmuir, 2004, 20(6): 2099
H. Jiang, J. Sabarinathan, T. Manifar, and S. Mittler, J. Lightwave. Tech., 2009, 27: 2264
J. Li and Y. Han, Langmuir, 2006, 22(4): 1885
S. Suresh, Science, 2001, 292(5526): 2447
Q. Su, B. Liu and J. P. Huang, Front. Phys., 2011, 6(1): 65
A. B. Shvartsburg, V. Kuzmiak, and G. Petite, Phys. Rep., 2007, 452(2–3): 33
H. Rauh, G. I. Yampolskaya, and S. V. Yampolskii, New J. Phys., 2010, 12(7): 073033
Z. F. Sang and Z. Y. Li, Opt. Commun., 2007, 273(1): 162
L. Shiveshwari and P. Mahto, Solid State Commun., 2006, 138(3): 160
X. K. Kong, S. B. Liu, H. F. Zhang, and H. L. Guan, Opt. Commun., 2011, 284(12): 2915
J. I. Dadap, J. Shan, K. B. Eisenthal, and T. F. Heinz, Phys. Rev. Lett., 1999, 83(20): 4045
N. Yang, W. E. Angerer, and A. G. Yodh, Phys. Rev. Lett., 2001, 87(10): 103902
B. Y. Gu and L. M. Zhao, Front. Phys. China, 2007, 2(3): 279
J. P. Huang, Front. Phys. China, 2007, 2(1): 17
P. Xu, S. H. Ji, S. N. Zhu, X. Q. Yu, J. Sun, H. T. Wang, J. L. He, Y. Y. Zhu, and N. B. Ming, Phys. Rev. Lett., 2004, 93(13): 133904
R. Bernal and J. A. Maytorena, Phys. Rev. B, 2004, 70(12): 125420
Y. Liu, F. Qin, F. Zhou, Q. B. Meng, D. Z. Zhang, and Z. Y. Li, Front. Phys. China, 2010, 5(3): 220
D. B. Mitzi, L. L. Kosbar, C. E. Murray, M. Copel, and A. Afzali, Nature, 2004, 428(6980): 299
C. L. Nehl, N. K. Grady, G. P. Goodrich, F. Tam, N. J. Halas, and J. H. Hafner, Nano Lett., 2004, 4(12): 2355
V. F. Puntes, P. Gorostiza, D. M. Aruguete, N. G. Bastus, and A. P. Alivisatos, Nat. Mater., 2004, 3(4): 263
S. Odenbach, Magnetoviscous Effects in Ferrofluids, Berlin: Springer-Verlag, 2002
S. Odenbach and H. Gilly, J. Magn. Magn. Mater., 1996, 152(1-2): 123
S. Odenbach and H. Störk, J. Magn. Magn. Mater., 1998, 183(1-2): 188
P. M. Hui, C. Xu, and D. Stroud, Phys. Rev. B, 2004, 69(1): 014203
J. P. Huang and K. W. Yu, Appl. Phys. Lett., 2004, 85(1): 94
J. P. Huang and K. W. Yu, Appl. Phys. Lett., 2005, 86(4): 041905
J. P. Huang, Phys. Rev. E, 2004, 70(4 Pt 1): 041403
D. R. Smith, J. B. Pendry, and M. C. K. Wiltshire, Science, 2004, 305(5685): 788
L. D. Landau, E. M. Lifshitz, and L. P. Pitaevskii, Electrodynamics of Continuous Media, 2nd Ed., New York: Pergamon, 1984
M. I. Stockman, D. J. Bergman, C. Anceau, S. Brasselet, and J. Zyss, Phys. Rev. Lett., 2004, 92(5): 057402
H. P. Chiang, P. T. Leung, and W. S. Tse, J. Phys. Chem. B, 2000, 104(10): 2348
T. Du and W. Luo, Appl. Phys. Lett., 1998, 72(3): 272
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Fan, CZ., Liang, EJ. & Huang, JP. Optical properties of one-dimensional soft photonic crystals with ferrofluids. Front. Phys. 8, 1–19 (2013). https://doi.org/10.1007/s11467-013-0280-5
Received:
Accepted:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s11467-013-0280-5