| 來源(yuán):光明日報(bào) | 發布時間(jiān):2022-10-31 | 浏覽次數(shù)：257 | |
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近日，清華大學精密儀器系孫(sūn)洪波教授、林琳(lín)涵副教授課題(tí)組提(tí)出(chū)了一種(zhǒng)全新的納米顆粒激光3d打印技(jì)術，利用深(shēn)圳印(yìn)刷廠全新(xīn)的打印原理和機制(zhì)，賦予(yǔ)3d納(nà)米打印(yìn)技術(shù)更(gèng)多的神(shén)奇特(tè)性。該(gāi)技術有望提(tí)升(shēng)vr顯示(shì)分辨率，讓人們(men)看到一(yī)個高清的虛拟現實世界。 該成果以《光(guāng)激發誘導(dǎo)化學(xué)鍵合(hé)實(shí)現半導體量(liàng)子點(diǎn)3d納米(mǐ)打印》爲題，近日(rì)發表在《科(kē)學》期(qī)刊上。
納(nà)米(mǐ)科學(xué)與技術作爲21世紀最(zuì)熱門的研(yán)究(jiū)領(lǐng)域之一，對(duì)當前集成化、智能化發展(zhǎn)有重(zhòng)要推動(dòng)作用，無(wú)論是(shì)在先進電(diàn)子設備，還是在(zài)生物醫學檢測等領(lǐng)域，都(dōu)随處(chù)可見納米(mǐ)技術(shù)的應(yīng)用(yòng)。
當然，這(zhè)些(xiē)前沿(yán)應(yīng)用背(bèi)後的原(yuán)理是基(jī)于材料(liào)尺(chǐ)寸減(jiǎn)小至(zhì)納米尺度所産生的(de)一系列奇特的物理(lǐ)、化學效(xiào)應，包括半導體材(cái)料中的量子限(xiàn)域效(xiào)應與量(liàng)子隧穿(chuān)效應，金(jīn)屬(shǔ)材料(liào)出現的表面等(děng)離激元共振等。現有(yǒu)的納米器(qì)件的(de)制備主要(yào)基于(yú)光刻、電子(zǐ)束曝光(guāng)等(děng)微(wēi)納(nà)制造(zào)技術，僅适用有(yǒu)限種類的(de)納米(mǐ)材(cái)料(liào)，并且(qiě)作爲平面(miàn)化制(zhì)備工(gōng)藝，難(nán)以實(shí)現納(nà)米材(cái)料的(de)三維制(zhì)造。
另一(yī)方面，利用(yòng)化學合成可(kě)以實現(xiàn)豐富(fù)多(duō)彩(cǎi)（不同(tóng)尺寸(cùn)、形(xíng)貌、成分(fèn)）納米(mǐ)粒子的制備與(yǔ)精确裁制(zhì)，并且這(zhè)些納米(mǐ)材料(liào)的(de)晶體質(zhì)量高、表面質量(liàng)好，光、電、磁等多(duō)方面性能(néng)優越(yuè)。然而，這些(xiē)化學(xué)合成的納米(mǐ)粒子缺乏(fá)有(yǒu)效的(de)器件化(huà)制(zhì)備工藝，成爲其廣泛(fàn)應(yīng)用的技(jì)術瓶(píng)頸。
針(zhēn)對以(yǐ)上難(nán)題，研究團隊提(tí)出了(le)光激發誘(yòu)導化(huà)學(xué)鍵合的(de)新(xīn)原理，實現了(le)納米粒(lì)子的激(jī)光三(sān)維裝配技(jì)術，以各(gè)種(zhǒng)納米粒子(zǐ)作爲原料(liào)來組裝(zhuāng)三(sān)維納(nà)米器件。以(yǐ)核殼結構的(de)半(bàn)導體(tǐ)量子點(diǎn)爲例，利(lì)用激光激發量子(zǐ)點(diǎn)産生電子(zǐ)-空穴對，通過(guò)能級匹(pǐ)配，驅動光(guāng)生空穴的(de)隧穿(chuān)和表(biǎo)面遷(qiān)移，促使量(liàng)子(zǐ)點表面(miàn)配體(tǐ)脫附并形成活性化學位(wèi)點，進而(ér)誘導量(liàng)子點的表(biǎo)面化學成鍵，實現量(liàng)子點之間的高效組(zǔ)裝(zhuāng)。
據(jù)悉，基于以上原(yuán)理，研(yán)究團(tuán)隊進(jìn)一步(bù)對激光束進行(háng)聚焦與程序化(huà)掃描(miáo)，實現(xiàn)了納米材料複雜三(sān)維結(jié)構的精密(mì)成型。
“與現有的(de)微納加工制備技術相比，這項技術(shù)具(jù)有鮮明特征：一(yī)是(shì)打印(yìn)材料純度高，突(tū)破了(le)光聚合的(de)原理限制(zhì)，不需(xū)要任(rèn)何光學粘合組分，實現了接近100%功(gōng)能(néng)納米(mǐ)粒子組分(fèn)的3d打印；二是(shì)三(sān)維加(jiā)工能力強(qiáng)，能夠實現(xiàn)複雜線性(xìng)、彎曲和體結構等多(duō)種三維結(jié)構的納米(mǐ)打印，從而用(yòng)于構造(zào)新功能三維光(guāng)電器(qì)件；三是具(jù)備多組分(fèn)打印功能(néng)，以不同尺(chǐ)寸的量(liàng)子(zǐ)點作(zuò)爲原(yuán)料，這項技(jì)術展示(shì)了(le)多組分的(de)異質複合打印能力；四是(shì)打印(yìn)分辨率高(gāo)，利用非(fēi)線性光激發(fā)，使打印分(fèn)辨率突破光學(xué)衍射(shè)極限，打印(yìn)點陣列密度超(chāo)過20000ppi，打(dǎ)印極限分辨(biàn)率達(dá)到77nm，有助(zhù)于實現(xiàn)超高分(fèn)辨率顯示(shì)器件，推動(dòng)vr領(lǐng)域的發(fā)展。”團隊相關負責(zé)人表(biǎo)示。
據了(le)解，光激發(fā)誘導(dǎo)化學(xué)鍵合的微(wēi)納制(zhì)造原(yuán)理具(jù)有廣(guǎng)泛(fàn)的材料(liào)和結構(gòu)适應性，通過(guò)能級設計可以實(shí)現(xiàn)多種(zhǒng)半導(dǎo)體(tǐ)、金屬材(cái)料的(de)高精(jīng)度微納制造，開辟了(le)納米器件(jiàn)制備(bèi)工藝(yì)新途徑，在(zài)片上光(guāng)電器件集成、高(gāo)性能傳(chuán)感材料(liào)等領域具有重要的(de)應(yīng)用前景。
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