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化学所在印刷三维复杂微纳结构及功能器件方面取得重要进展

  

  随着信息技术的发展,传统集成电路的集成度和生产工艺都面临巨大挑战。近年来,三维微纳米结构的组装研究备受关注。其中三维结构对立体电路及光电器件制备至关重要。然而传统的组装方法很难实现支撑的三维悬空结构且所适用的材料十分有限。因此研究简便普适的三维微纳结构制备方法新型光电器件的发展具有重要意义  

  在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的大力支持下,化学所绿色印刷院重点实验室宋延林研究员课题组科研人员利用绿色纳米印刷技术,在纳米材料的精细图案化组装(Adv. Mater. 2014, 26, 6950-6958印刷柔性传感器(Adv. Mater. 2016, 28, 1369-1374光学器件Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 6911-6914)、透明导电膜Nat. Commun. 2017, 8, 14110最优微纳串线Adv. Mater. 2017, 29, 1605223应用方面开展了一系列广泛而深入的研究。 

  在上述研究的基础上,他们以液滴操控微纳结构立体成型为研究出发点,利用模板诱导液滴在三维空间内自发收缩,实现了单一或多材料的三维微纳结构的快速组装成型。液体自发收缩成型的过程遵循热力学最稳定状态,在连接方式上符合数学的最优连接,使液体中的纳米材料通过一步组装形成最优化结构。基于银纳米颗粒的立体微纳电路显示了在立体集成电路的潜在应用;基于两种量子点共组装的三维微纳结构在间隔小于3 μm时仍能实现良好的多色显示。这种通过液滴自发成型组装的三维微纳结构为新型立体光电器件的发展提供了新的思路。该研究成果作为封面报道发表于近日的Adv. Mater. 2018, 30, 1703963  

 

图1 3D印刷多材料微纳结构

   

2 微纳立体电路及多色显示器件