UNIST Jung Imdu教授团队开发一站式钙钛矿量子点3D打印技术

Published 30 Apr.2024 09:46(KST)

Updated 04 Aug.2025 14:01(KST)

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三维量子点结构：可在室温下轻松制备

可用于四重防伪与信息加密系统

一种能够在常温下制造三维形状量子点结构体的技术已经被开发出来。

UNIST机械工学系和人工智能研究生院Jung Imdu教授团队（上排为Jung Imdu教授，下排从左起为第一作者Jeon Hongryeong研究员、Park Seobin研究员）。

UNIST（校长 Lee Yonghoon）机械工程系和人工智能研究生院 Jung Imdoo 教授团队开发出了一种一站式钙钛矿量子点叠层制造技术。该技术能够利用量子点在常温下、无需额外热处理，就制造出类似埃菲尔铁塔等复杂的三维结构。

量子点是能够自发光、尺寸为数纳米级的半导体晶体。以往要用传统量子点材料制作三维结构，必须长时间加热，导致对热敏感的量子点材料性能不可避免地下降。

尤其是钙钛矿量子点具有优异的发光效率和可调节的色彩。虽然已有利用其制造多种结构体的研究，但在打印过程中需要长时间热处理，导致其性能下降或结构变形，暴露出局限性。

研究团队通过在钙钛矿量子点（PQD）中加入羟丙基纤维素（hydroxypropyl cellulose，HPC）聚合物和挥发性溶剂，并采用三维打印方式，开发出了一种在常温下可将量子点—聚合物层层堆叠成型的技术。

借助羟丙基纤维素，使墨水在常温下无需额外热处理也能稳定挤出。通过使用挥发性溶剂二氯甲烷（Dichloromethane，DCM），使溶剂易于挥发，从而避免墨水结块并实现均匀沉积。

研究团队对影响三维打印的变量进行了优化，包括羟丙基纤维素的用量、喷嘴速度以及为压缩墨水而施加的压力等。

在此基础上，成功打印出了金字塔和埃菲尔铁塔等复杂结构。研究团队利用光的三原色，使结构体在不同墨水颜色对应的波长下发出相应的光。

研究团队还利用三维打印所带来的几何形状，实现了四重防伪及信息加密系统。该系统利用了钙钛矿在特定波长光照下发光的特性。

此前相关技术仅限于二维图案，而研究团队利用此次开发的技术制作出了由横向6个、纵向5个单元组成的微阵列。将紫外光照射到类似积木形状的微阵列上，随着照射角度的变化，U、N、IS、T四个字母依次显现。利用这一原理，可以构建出较二维图案更为先进的加密系统。

第一作者、研究员 Jeon Hongryeong 表示：“我们简化了量子点三维打印工艺，使其能够在常温下稳定实现制造”，并称“今后有望应用于更高水平的信息加密系统以及多种光电子印刷技术”。

利用PQD-Polymer 3D打印实现的防伪与多重信息加密结构。

教授 Jung Imdoo 补充表示：“通过本次研究，在无需热处理和光固化处理的条件下，也能在保持钙钛矿量子点光致发光特性的同时，使墨水稳定沉积”，并称“这一成果不仅可用于防伪和信息加密，还将有助于拓展基于量子点的光电子与能源应用领域”。

该研究论文于3月在线发表在该领域世界前5%以内学术期刊《Advanced Functional Materials》上。研究工作得到了科学技术信息通信部下属韩国研究财团和信息通信技术企划评价院的资助。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。