近日，清華大學精密儀(yi) 器係孫洪波教授、林琳涵副教授課題組提出了一種全新的納米顆粒激光3D打印技術，利用全新的打印原理和機製，賦予3D納米打印技術更多的神奇特性。該技術有望提升VR顯示分辨率，讓人們(men) 看到一個(ge) 高清的虛擬現實世界。

　　該成果以《光激發誘導化學鍵合實現半導體(ti) 量子點3D納米打印》為(wei) 題，近日發表在《科學》期刊上。

　　納米科學與(yu) 技術作為(wei) 21世紀最熱門的研究領域之一，對當前集成化、智能化發展有重要推動作用，無論是在先進電子設備，還是在生物醫學檢測等領域，都隨處可見納米技術的應用。

　　當然，這些前沿應用背後的原理是基於(yu) 材料尺寸減小至納米尺度所產(chan) 生的一係列奇特的物理、化學效應，包括半導體(ti) 材料中的量子限域效應與(yu) 量子隧穿效應，金屬材料出現的表麵等離激元共振等。現有的納米器件的製備主要基於(yu) 光刻、電子束曝光等微納製造技術，僅(jin) 適用有限種類的納米材料，並且作為(wei) 平麵化製備工藝，難以實現納米材料的三維製造。

　　另一方麵，利用化學合成可以實現豐(feng) 富多彩（不同尺寸、形貌、成分）納米粒子的製備與(yu) 精確裁製，並且這些納米材料的晶體(ti) 質量高、表麵質量好，光、電、磁等多方麵性能優(you) 越。然而，這些化學合成的納米粒子缺乏有效的器件化製備工藝，成為(wei) 其廣泛應用的技術瓶頸。

　　針對以上難題，研究團隊提出了光激發誘導化學鍵合的新原理，實現了納米粒子的激光三維裝配技術，以各種納米粒子作為(wei) 原料來組裝三維納米器件。以核殼結構的半導體(ti) 量子點為(wei) 例，利用激光激發量子點產(chan) 生電子-空穴對，通過能級匹配，驅動光生空穴的隧穿和表麵遷移，促使量子點表麵配體(ti) 脫附並形成活性化學位點，進而誘導量子點的表麵化學成鍵，實現量子點之間的高效組裝。

　　據悉，基於(yu) 以上原理，研究團隊進一步對激光束進行聚焦與(yu) 程序化掃描，實現了納米材料複雜三維結構的精密成型。

　　“與(yu) 現有的微納加工製備技術相比，這項技術具有鮮明特征：一是打印材料純度高，突破了光聚合的原理限製，不需要任何光學粘合組分，實現了接近100%功能納米粒子組分的3D打印；二是三維加工能力強，能夠實現複雜線性、彎曲和體(ti) 結構等多種三維結構的納米打印，從(cong) 而用於(yu) 構造新功能三維光電器件；三是具備多組分打印功能，以不同尺寸的量子點作為(wei) 原料，這項技術展示了多組分的異質複合打印能力；四是打印分辨率高，利用非線性光激發，使打印分辨率突破光學衍射極限，打印點陣列密度超過20000ppi，打印極限分辨率達到77nm，有助於(yu) 實現超高分辨率顯示器件，推動VR領域的發展。”團隊相關(guan) 負責人表示。

　　據了解，光激發誘導化學鍵合的微納製造原理具有廣泛的材料和結構適應性，通過能級設計可以實現多種半導體(ti) 、金屬材料的高精度微納製造，開辟了納米器件製備工藝新途徑，在片上光電器件集成、高性能傳(chuan) 感材料等領域具有重要的應用前景。

　　《光明日報》（ 2022年10月26日 11版）