一直以来,胶体微粒因其高度对称排列的结晶能力而在各个研究领域受到广泛关注。二维晶体,通常被称为单层胶体晶体,是由胶体微球颗粒紧密堆积而成的单层六角密排阵列。单层胶体晶体被作为二维模板广泛应用于平板印刷和光刻中,同时以一种低成本高质量的方式来制备金属纳米结构。但是目前基于模板法来制备二维微纳结构的单层胶体晶体模板的传统制备方法还存在着制备步骤繁琐、周期长、成功率低等问题,也给二维周期性微结构的制备与应用带来不便。课题“基于胶体晶体的二维周期性微结构的制备及应用”针对上述问题,对纳米粒子自组装原理和过程进行理论分析和实验研究,通过旋涂组装和气液面微流组装技术完成了大面积长程有序的二维胶体晶体膜的制备,并以此为模板,结合其他物理工艺,完成了二维周期性微纳结构的制备及应用。本文主要完成了以下工作:一、运用旋涂法和气液面上微流注射法制备了胶体微球单层膜。在基于二维胶体晶体薄膜传统制备方法旋涂法的理论和实验基础上,不断重复实验、对比分析结果,从而改进了匀胶的实验参数和胶体微球悬浮液的浓度配比,制备了质量较高的单层微球薄膜。此外,本文提出了一种制备单层膜的新方法,微流注射法,利用针尖在气液面上匀速微量注射胶体微球悬浮液,在气液面直接获得了大面积六角密排的周期纳米球阵列,再利用单层膜的可转移性,将薄膜转移到目标基片或光纤上。最后对比分析了两种方法的优劣,利用光学显微镜、扫描电子显微镜观测了实验样品的晶体形貌,结合海洋光谱仪、分析软件FDTD Solutions对比分析了光谱特性。二、利用微流注射法制备的二维胶体晶体模板,结合反应离子刻蚀和真空磁控溅射技术,完成了几何参数可控的二维金属球壳阵列结构的制备。观测了样品的晶体形貌和光谱特性,讨论了结构的影响因素,确定了最优的实验参数。利用该阵列结构的光谱对周围环境因素的敏感特性,将其应用于折射率传感测量,计算得到了折射率灵敏度和品质因数,传感性能良好。