研究

科学家们用钙钛矿制成的3D打印高分辨率像素显示器

来自香港大学韩国电工研究所(KERI)已经使用3D打印技术创造了由钙钛矿制成的纳米级显示像素。

就在去年,同一组科学家使用液体墨水和直接墨水书写制造能够发光的显示像素。现在将注意力转向佩洛夫斯基酯,一种在太阳能电池中发现的一种化合物,研究人员认为他们可以使用类似的基于沉积的3D打印技术实现更大的亮度水平和更高的分辨率显示。

该研究的合著者、KERI的高级研究员jaeon Pyo博士认为,发光钙钛矿的3D打印技术还可以继续在安全领域解锁以前不可能的应用。例如,该研究提到了一种多层加密系统来防伪纸币,通过这种方法,纸币上的纳米级图案将使我们能够确定某张纸币是真还是假。

3D使用纳米纤维的钙钛矿纳米纤维丝印件。不同的化学组合物使得红色(R),绿色(G)和蓝色(B)三倍像素的制造能够制造。通过keri图像。
3D使用纳米纤维的钙钛矿纳米纤维丝印件。不同的化学组合物使得红色(R),绿色(G)和蓝色(B)三倍像素的制造能够制造。通过keri图像。

3D打印和佩罗夫斯基斯

由于其特殊结构和广泛的可调性,佩洛夫斯基特是几种光电应用的材料选择。该化合物提供了许多优异的性质,例如大型光学吸收,长载波扩散长度和高载流子迁移率,并且它们在电压存在下发光。不幸的是,由于缺乏3D生产方法,他们的使用情况一直局限于2D系统。

先前的研究,Pyo的团队已经证明了发光强度(亮度)随着3D印刷纳米吡咯的高度而增加。在此方面,最近的研究表明,通过用于测量像素的光学系统的景深,这种强度可以进一步饱和。有趣的是,可以利用饱和度来使用3D打印的Perovskites实现更高级的应用程序。

Pyo解释说:“以前,精确控制高度是为了平坦单个3D打印像素的亮度。相反,将像素打印到超过饱和点的高度可以提供统一的亮度,而无需精细的个人高度控制。”

这意味着信息可以安全地存储在钙钛矿像素的不同高度。由于使用普通测量仪器无法在视觉上区分超过饱和点的高度差异,存储在不同高度上的数据只能使用非常特定的3D测量方法来获取——只有像素的开发人员才能访问。

3D打印Perovskite像素的SEM成像。通过keri图像。
3D打印Perovskite像素的SEM成像。通过keri图像。

高分辨率显示和多级安全

那么这个如何适用实验室?其中一个最直接的应用是高分辨率光学显示器,由此3D打印的纳米尺度钙岩可用于在背光显示装置中过滤颜色。

Pyo和其他研究人员还可以看到在识别、认证和货币防伪方面的潜在应用。3D打印的纳米像素可以提供多层次的加密,荧光图案只有在紫外光、显微镜和专门的、独一无二的3D测量系统中才能看到。因此,像中央银行这样的权威机构可以通过检测纳米级钙钛矿图案来验证一张特定的钞票是否真实。

随着进一步的工作,该团队现在正在从被动照明过渡到使用3D打印钙钛矿像素的电动照明。Pyo解释说:“除了光致发光的被动照明,电力驱动照明将打开主动可控照明设备的可能性。”

该研究的进一步细节可以在标题为“三维钙钛矿纳米粒子超高分辨率彩色显示器和多级防伪”。作者是Jaeyeon Pyo, Ji Tae Kim等人。

'RGB'形成中的3D印刷纳米纤维弹。通过keri图像。
'RGB'形成中的3D印刷纳米纤维弹。通过keri图像。

纳米尺度3D打印的应用超出了安全性和身份验证。今年早些时候,研究人员丹麦工业大学(差)的特制来自Microsoft Xbox 360的组件开发高分辨率纳米级3D打印机,在医疗领域的各种应用。该团队从控制台中采摘光学拾取单元(OPU)以更换传统的SLA光学系统,使打印分辨率降至数百纳米。

在其他地方,科学家来自瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)之前3D打印了机械微型机械在植入人体皮肤时能够进行活组织检查(细胞收集)和药物递送。植入物,宽度仅为几微米,由所谓的“声学微内发动机”,由水凝胶制成的3D纳米罩泵供电。

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特色图像显示3D打印的Perovskite像素的SEM成像。通过keri图像。

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