清華團隊提出納米粒子的三維激光裝配技術(shù)

近日，清華大學精密儀器系孫洪波教授、林琳涵副教授課題組提出了利用光生高能載流子調(diào)控納米材料的表面化學活性，實現(xiàn)基于化學鍵合的納米粒子三維激光裝配新技術(shù)?；谶@項技術(shù)，研究團隊展示了多種不同納米粒子的復雜三維結(jié)構(gòu)和異質(zhì)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了超越光學衍射極限的高精度激光微納制造，為微納功能器件的制備提供了新思路。該成果以3D nanoprinting of semiconductor quantum dots by photo-excitationinduced chemical bonding為題發(fā)表在Science上。

現(xiàn)有的納米器件的制備僅適用于有限種類的納米材料，且難以實現(xiàn)納米材料的三維制造。另一方面，利用化學合成雖可以實現(xiàn)不同尺寸、形貌、成分納米粒子的制備與精確裁制，但這種納米粒子缺乏有效的器件化制備工藝，成為其廣泛應用的技術(shù)瓶頸。為此，研究團隊提出了光激發(fā)誘導化學鍵合的新原理，實現(xiàn)了納米粒子的激光三維裝配技術(shù)，以各種納米粒子為原料來組裝三維納米器件。

基于以上原理，研究團隊進一步對激光束進行聚焦與程序化掃描，實現(xiàn)了納米材料復雜三維結(jié)構(gòu)的精密成形，相比現(xiàn)有微納加工制備技術(shù)，該技術(shù)打印材料純度高、三維加工能力強、打印分辨率高且具備多組分打印功能。

論文展示了基于上述技術(shù)制備的高靈敏度光響應的量子點微型光電探測器。其中，光激發(fā)誘導化學鍵合的微納制造原理具有廣泛的材料和結(jié)構(gòu)適應性，通過能級設(shè)計實現(xiàn)多種半導體、金屬材料的高精度微納制造，開辟了納米器件制備工藝新途徑，在片上光電器件集成、高性能近眼顯示等領(lǐng)域具有重要的應用前景。

下圖為光激發(fā)誘導化學鍵合原理示意圖。