| 來源:光明(míng)日報 | 發布(bù)時間:2022-10-31 | 浏覽次數：257 | |
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近日，清華大學精密儀器系(xì)孫洪波教授、林琳(lín)涵副教授課題組提出了一種全新(xīn)的納米顆粒激光3D打印技(jì)術，利用深圳印(yìn)刷廠全新的打印原理(lǐ)和機制，賦予3D納米打印技術更多(duō)的神奇特性。該技術有望提升VR顯示(shì)分辨率，讓人們看到一個高清(qīng)的虛拟現實世界。 該成果以《光激(jī)發誘(yòu)導化學鍵合實現半導體量(liàng)子點3D納米打印(yìn)》爲題，近日發表在《科學》期刊上。
納米科(kē)學(xué)與技術作爲21世紀最熱門的研(yán)究領域之一，對當前集成化、智(zhì)能化發展(zhǎn)有重(zhòng)要推動作用，無論是在(zài)先進電(diàn)子設備，還是在(zài)生物醫學檢測等領(lǐng)域(yù)，都随處可見納(nà)米技術的應用。
當然，這些前沿應用背後的原理是基(jī)于材料尺寸減小至納米尺度所産生的一系列奇特的物理、化學效(xiào)應(yīng)，包括半導體材料(liào)中的量子限域效(xiào)應與量子隧穿效應，金屬材料出現(xiàn)的表面等(děng)離激元共(gòng)振等。現有的納米器件的制備主要基于光刻、電子束曝光等微納(nà)制(zhì)造技術，僅适(shì)用有限種類的(de)納米材料，并且(qiě)作爲平面(miàn)化(huà)制備工藝，難以實(shí)現納米材料的三維制造。
另一方面，利用化學合成(chéng)可以實現(xiàn)豐富多彩（不同尺寸、形貌、成分）納米粒子的制備與精确裁制，并且這些納米材料的晶體質量高、表面(miàn)質量好，光、電、磁等多方(fāng)面(miàn)性能優越。然而，這些化學合成(chéng)的納米粒子缺(quē)乏有效的器件化制備工藝，成爲其廣泛應用的技術瓶(píng)頸。
針對以上難題，研究團隊提出了光激發誘導化(huà)學鍵合的新原理(lǐ)，實現了納米粒子的激光三維裝配技(jì)術，以各種(zhǒng)納米粒子作爲原料來組裝三(sān)維納米器件(jiàn)。以核殼結構的半導體量子點爲(wèi)例，利用激光激發量子點産生電子-空穴對，通過能級匹配，驅動光(guāng)生空穴的隧穿和表面遷移，促使(shǐ)量(liàng)子點表面配體脫(tuō)附并形(xíng)成活性化(huà)學位點，進而誘導量子點(diǎn)的表面化學成鍵，實現量子點之間的高效組(zǔ)裝。
據悉，基于以上原理(lǐ)，研究團隊進(jìn)一步對激(jī)光束進行(háng)聚焦與程序化掃描，實現了納米材料複雜三維結構的精密成型。
“與現有(yǒu)的(de)微納加工制備技術相比，這項技術具有鮮明特征：一是打印(yìn)材料純度高，突破了(le)光聚合的原理限制(zhì)，不需(xū)要任何光學粘合組分，實現了接近100%功能納米(mǐ)粒子組分的3D打印；二是三維加工能力強，能夠實現複雜線性、彎曲和體(tǐ)結構等多種三維(wéi)結構的納米打印(yìn)，從而用(yòng)于構造新功能三維光電器件；三是具(jù)備多組分打印功能，以不同尺寸的量子點作爲原料，這項技術展示了多組(zǔ)分的異質複合打印(yìn)能力；四是打印分辨率高，利用非線(xiàn)性光激(jī)發，使打印分(fèn)辨率突破光學衍射極限(xiàn)，打印點陣列密度超過20000ppi，打印極限分(fèn)辨率達(dá)到77nm，有助于實現超高分辨(biàn)率顯示器件，推動VR領域的發展。”團隊相關負責人表示。
據了(le)解，光激發誘導化學鍵(jiàn)合(hé)的微(wēi)納制造原(yuán)理具有廣(guǎng)泛的材(cái)料和結構适應性，通過能級(jí)設計可以實現多種半導體、金屬材料的高精度微納制造，開(kāi)辟了納米器件制備工藝新途徑，在(zài)片上光電器件(jiàn)集(jí)成、高性能傳感材(cái)料等領域具有重要(yào)的應(yīng)用前景。
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