來自英國劍橋大學(xué)、浙江大學(xué)、北京航空航天大學(xué)和芬蘭阿爾托大學(xué)組成的國際科研聯(lián)合小組，研發(fā)了黑磷電子噴墨打印，近日取得技術(shù)上突破，他們的研究成果發(fā)表在《自然通訊》期刊上。
黑磷(BP)是一種新型的類石墨烯二維納米材料，優(yōu)異的載流子遷移率以及可調(diào)節(jié)的能隙, 使得黑磷在光電子學(xué)和光子學(xué)領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。噴墨印刷可用于電子器件的規(guī)�；焖僦苽�。然而，傳統(tǒng)的噴墨材料有石墨烯和MoS2，目前還沒有利用BP實(shí)現(xiàn)噴墨打印的報道，這主要源于BP液相剝離制備時使用的高沸點(diǎn)溶劑，使得在分散BP時干燥時間延長，導(dǎo)致在其環(huán)境中不穩(wěn)定。
這項(xiàng)研究的作者將納米厚層的BP加工成一種墨水，可以穩(wěn)定吸附打印在多種底板上，并初步展示了光電探測器和光子器件。研究團(tuán)隊(duì)制備了由液相剝離BP獲得的無粘結(jié)劑的噴墨，并通過誘導(dǎo)Marangoni流循環(huán)抑制咖啡環(huán)的形成，無需基底預(yù)處理，表現(xiàn)出良好的一致性以及空間均勻性。同時干燥速度快(60℃下<10 s)，使得打印過程氧化程度低，在后續(xù)的包裝過程，BP也能長時間保持穩(wěn)定，拓展了BP作為打印設(shè)備噴墨材料的應(yīng)用前景。
浙江大學(xué)的徐楊教授是該工作的通訊作者之一，與來自劍橋的Tawfique博士以及北航的Dr. Meng Zheng一起進(jìn)行了研發(fā)，他告訴《中國科學(xué)報》記者， “除了利用BP油墨在紅外探測的優(yōu)勢，我們還展示了它在多種底版上的印刷能力，這將進(jìn)一步擴(kuò)大BP的應(yīng)用范圍。例如，當(dāng)印刷在Si上時，它可以被用來制造出與硅基系統(tǒng)兼容的光電探測器和物聯(lián)網(wǎng)傳感器單元。通過在塑料或透明玻璃上印刷，還能制造可穿戴式醫(yī)療傳感器，并與柔性傳感電子器件相結(jié)合。采用BP油墨配方的印刷光電子器件，有望未來在智能中低端消費(fèi)電子系統(tǒng)中得到應(yīng)用。”
徐楊教授把這一創(chuàng)新歸功于團(tuán)隊(duì)的勤奮務(wù)實(shí)及多元文化。他特別贊揚(yáng)了巴基斯坦籍研究人員Khurram Shehzad博士(助理教授)和留學(xué)生Ayaz Ali(博士生)在團(tuán)隊(duì)中做出的貢獻(xiàn)。“我們認(rèn)識到：國內(nèi)大學(xué)研究氛圍的國際化，將會帶來一個更加開放和充滿活力的科研與創(chuàng)新環(huán)境。”他補(bǔ)充道。
