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清华团队告竣亲近100%成就纳米粒子组分的3D打印技巧
时间:2022-09-20 22:22 点击次数:171

  清华大学精致仪器系孙洪波教育、林琳涵副教学课题组提出了利用光生高能载流子调控纳米材料的外观化学活性,完成基于化学键合的纳米粒子三维激光装配新本领。

  基于这项手法,切磋团队显露了多种差别纳米粒子的庞杂三维机合和异质组织,达成了越过光学衍射极限的高精度激光微纳筑立,为微纳成绩器件的制备供给了新念路。

  作为21世纪高新手腕爆发和繁盛的出处,纳米科学与手段源自于原料尺寸减小至纳米尺度所产生的一系列离奇的物理、化学新效应,网罗半导体材估中的量子局限效应与量子隧穿效应、金属原料涌现的外面等离激元共振等。

  现有的纳米器件的制备紧张基于光刻、电子束曝光等微纳树立本事,仅合用有限种类的纳米原料,并且看成平面化制备工艺,难以杀青纳米材料的三维创筑。而另一方面,愚弄化学关成能够告竣繁复多彩(不同尺寸、姿色、要素)纳米粒子的制备与仔细裁制,而且这些纳米资料的晶体质地高、概况质地好,光、电、磁等多方面功能优越。然而这些化学合成的纳米粒子贫乏有效的器件化制备工艺,成为了其盛大行使的手段瓶颈。

  针对以上麻烦,咨询团队提出了光勉励向导化学键合的新事理,实现了纳米粒子的激光三维装配手艺,以万种纳米粒子当作原料来组装三维纳米器件。以核壳布局的半导体量子点为例(图1所示),诱骗激光鞭策量子点发作电子-空穴对,资历能级娶妻,驱动光生空穴的隧穿和外观迁徙,催促量子点外貌配体脱附并酿成活性化学位点,进而劝导量子点的外貌化学成键,告竣量子点之间的高效组装。

  基于以上意思,钻研团队进一步对激光束举行聚焦与序次化扫描,实现了纳米原料芜乱三维布局的灵活成型。

  与现有的微纳加工制备技艺比拟,这项妙技具有以下清白特点。打印资料纯度高:与现有的激光3D纳米打印技术比拟,这项技艺争执了光齐集的原理限定,不必要任何光学粘合组分,竣工了亲近100%成果纳米粒子组分的3D打印;三维加工身手强:可以实行芜乱线性、滞碍和体布局等多种三维布局的纳米打印(图2);打印分辨率高:棍骗非线性光勉励,使打印分别率冲突光学衍射极限,打印点阵列密度超过20000ppi,打印极限辞别率到达77nm,并在大界限阵列化加工相持卓异的均一性;具备多组分打印出力:以区别尺寸的量子点看成资料,这项技术还显现了多组分的异质复合打印本领(图3)。

  论文映现了基于上述技术制备的高机敏度光反响的量子点微型光电探测器。值得指出的是,光激励领导化学键闭的微纳创筑理由具有精深的资料和构造符合性,经验能级安插能够告终多种半导体、金属原料的高精度微纳创建,开发了纳米器件制备工艺新道路,在片上光电器件集成、高成效近眼呈现等范围具有殷切的运用前景。

  这项查究获取了国家核心研发调节、国家自然科学基金、清华-佛山厘革专项基金和灵活尝试手法及仪器国家要点试验室的补助。

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