反应型打印制备荧光量子点纳米复合物图案

近年来,量子点的合成及应用引起了人们极大的研究兴趣。粒径约几纳米的半导体量子点由于量子限域效应而呈现出独特的光电性能,因此在高效发光器件、LED显示屏、太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。为了实现量子点器件的制备,需要制备其高精度的图案。例如,图案化的LED发光屏可用于个性化装饰,阵列化的太阳能电池可以实现大面积电池模块的并联组装。实现量子点纳米复合物的图案化主要有两种方法,即先合成量子点再图案化或原位合成图案化。对于先合成再图案化的方法,由于合成步骤繁琐,且需要复杂的纯化过程,因此不利于大面积制备图案。而原位生成方法可以通过图案化量子点前驱体,再使用简单的一步气体处理,实现量子点图案的快速高效制备。目前,针对功能纳米材料的图案化,科学家们提出了多种方法,如基于掩膜的光刻法、微接触印刷、纳米压印和喷墨打印等。其中,喷墨打印由于不需要掩膜,可以实现图案的大面积直写,且墨水成分可根据所需功能灵活调节,因此获得了高度重视。

 中科院化学研究所绿色印刷院重点实验室宋延林研究员课题组长期致力于喷墨打印、印刷技术及相关纳米材料制备研究。最近,他们提出了反应型打印法制备量子点纳米复合物图案的方法,通过打印含有量子点前驱体的墨水,再使用简单的气相处理,原位制备了量子点纳米复合物图案。他们进一步在墨水中引入光子晶体组装单元——粒径均一的聚苯乙烯微球,实现了量子点-光子晶体纳米复合物的制备,获得了具有荧光增强效果的量子点图案。这种简单高效的原位制备量子点纳米复合物图案的方法有望促进量子点在光电器件中的应用。由于喷墨打印的墨水成分可以在很大范围内实现灵活调节,此种方法对于其他纳米材料图案的原位反应制备亦具有启示作用。相关结果发表在Small上(全文链接http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201403005/pdf)。111

 

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