日本研究人员第一次演示光子可以在3D光子晶体表面被熟练操控，这一成果有助于研制先进的光子集成电路、高灵敏传感器和创新型光子纳米器件。

　　光子晶体可以作为一种具备某些参数(通常，是材料的介电常数)周期性变化的纳米结构材料，可产生一个光子“带隙(band gap)”，这种带隙将会影响光子如何在材料传播的。这种所谓的光子能带结构非常类似半导体中的周期性位势(periodic potential)，早在半个世纪前， 物理学家就已经知道，晶体(如半导体)中的电子由于受到晶格的周期性位势散射，部份波段会因破坏性干涉而形成能隙(energy gap)，导致电子的色散关系(dispersion relation)呈带状分布，此即众所周知的电子能带结构 (electronic band structures)。

　　与半导体的情况类似，光子晶体的杂质态也多半落在能隙内，这使原来为“禁区”的能隙出现了“一线生机”。能隙给了人类局限电磁波的能力，而杂质所提供的一线 生机则使我们有导引电磁波的可能，这点在光电上极具应用价值。因此，在光子晶体相关领域内，杂质态是个重要的研究课题。

　　对于一个杂质态而言，由于杂质四周都是光子晶体形成 的“禁区”，电磁波在空间分布上只能局限在杂质附近，因此一个点状缺陷(point defect)相当于一个微空腔(micro-cavity) 。电磁波便可能沿着这些缺陷传递，就相当于一个波导(waveguide)，于是科学家可以通过引入杂质形成“缺陷”来控制和操作光子流。

　　到目前为止，科学家唯一能做到的就是在晶体内部通过引入缺陷来操控光子，但是京都大学的Susumu Noda和Kenji Ishizaki发现他们也可以在3D光子晶体的表面来操控光子。这一效应将为一系列新应用开启了新大门，如在光子集成电路上通过光子晶体来操控光子。

　　Noda和Ishizaki的发现也第一次证明了3D光子晶体具有表面态(Surface states)，光子能够受限于这些表面态，并在其中传播。接下来，研究人员演示了光子可以被局限在特定的表面点(通过形成一个表面模mode gap和引入表面缺陷结构)。令他们惊奇的是，他们获得的quality (Q)参数高达9000，这是迄今为止3D光子晶体纳米技术所获得的最高值。Q值主要说明光子在纳米结构中被容纳的极限，Q值越高越好。

　　由于3D光子晶体的表面并不吸收光，因此这种技术可以被用来制作成新型传感器，其他一些新兴应用还包括先进光子集成电路和创新型纳米器件，比如可以用来改进LED和太阳能电池的性能。

　　Noda和Ishizaki研制的光子晶体堆栈层数量是8层，研究人员计划增加更多数量，这样可以更好地限制光子，减少从底层泄露光子的数量。