3D打印技术首次揭示纳米线的发光特性

韩国电子技术研究所（KERI）的Jaeyeon Pyo博士的团队成为世界上第一个揭示3D打印纳米线发光模式的团队，该研究已作为封面文章发表在《ACS Nano》杂志上

显示设备的分辨率越高，表示给定屏幕尺寸的像素越多。随着像素密度的增加，电影和图像以更高的精度和细节显示。在这方面，正在进行的研究旨在制造更小的发光器件，从微米级（百万分之一米）到纳米级（十亿分之一米）

随着发光器件的尺寸缩小到数百纳米，光物质相互作用发生了特殊的变化，导致与宏观结构相比，发射模式明显不同。因此，了解纳米结构的光发射是纳米级发光器件实际应用的必要前提

多年来，KERI的研究团队一直致力于使用纳米光子3D打印技术进行显示研究，他们在世界上首次揭示了3D打印纳米线的高度定向发光模式

通常，使用传统的化学或物理气相沉积方法在特定位置均匀制造所需尺寸的发光材料是具有挑战性的。然而，KERI的3D打印技术可以通过限制打印喷嘴的孔径来精确控制直径，从而在所需的位置可靠地制造出尺寸范围广泛的发光材料（直径从1/10000米到1/1千万米）

Jaeyeon Pyo博士的团队通过实验观察和测量了使用纳米光子3D打印技术精确制造的样品的发光模式，尺寸从纳米到微米不等。该团队还进行了电磁波模拟，以深入分析和交叉验证他们的论点

因此，当发光材料的直径变小到300纳米时，由于空间限制，光的内部反射消失，导致光的单向直线传播。因此，发光图案变得高度定向

通常，光在给定的内部结构中通过不同的路径传播，导致其叠加产生宽的发射模式。然而，在纳米线结构中，只有一条路径存在，导致观察到的高度定向的发射模式

观察到的高度定向属性可以显著提高显示器、光存储介质、加密设备等的性能。具有宽发射图案的宏观结构在密集集成时可能会受到光学串扰的影响，导致信号重叠或模糊

相比之下，具有高度定向发射模式的纳米线可以在高密度下清晰地分离来自每个结构的信号，消除表示或解释中的失真。纳米线的高度定向发射使其适用于高性能设备，正如KERI团队的实验所证明的那样

Pyo博士表示：“纳米尺度的光学物理研究具有挑战性，特别是由于样品制备的困难，这通常是高成本和耗时的。我们的贡献表明，由于其简单、灵活和低成本的特点，3D打印方法可以成为研究光学物理的多功能平台。”加密技术和安全印刷，其中可以利用超小型发光材料。他们的目标是继续使用3D打印方法研究纳米级发生的各种光学现象，利用其自由制造的能力 More information: Jongcheon Bae et al, Emission Directionality of 3D-Printed Photonic Nanowires, ACS Nano (2024). DOI: 10.1021/acsnano.4c02820

Journal information: ACS Nano