Nanoimpressão 3D usando pontos quânticos semicondutores para criar materiais optoelétricos

Princípio de funcionamento do PEB. (A) Ilustração esquemática mostrando nanoimpressão 3D de QDs de CdSe/ZnS encapsulados em MPA usando PEB. (B) Ilustração esquemática mostrando o mecanismo subjacente de PEB. (C) espectros FTIR dos QDs drop-cast e estrutura impressa. Crédito:Ciência (2022). DOI:10.1126/science.abo5345

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tsinghua, trabalhando com um colega da Universidade de Jilin, desenvolveu uma nova técnica de nanoimpressão 3D que usa pontos quânticos semicondutores. Em seu artigo publicado na revista Science , o grupo descreve sua nova técnica e fornece exemplos de objetos 3D resultantes. Jia-Ahn Pan e Dmitri Talapin, da Universidade de Chicago, fornecem um artigo da Perspective na mesma edição da revista sobre dispositivos de impressão 3D mais versáteis e o trabalho realizado pela equipe neste novo esforço.
O uso da impressão 3D para fazer objetos tridimensionais se expandiu muito na última década, levando a novos produtos e maneiras mais rápidas de criar objetos de demonstração. Mas, como observam os pesquisadores deste novo esforço, as impressoras 3D usam principalmente materiais baseados em polímeros, limitando o tipo de produtos que podem ser fabricados. Os fabricantes dizem que comprariam impressoras 3D capazes de imprimir produtos com propriedades ópticas ou eletrônicas. Nesse novo esforço, os pesquisadores da China deram um grande passo nessa direção.

O novo método envolve o uso de pontos quânticos semicondutores (nanocristais feitos de seleneto de cádmio, cobertos com sulfeto de zinco e com tampas feitas de ligantes de ácido 3-mercaptopropiônico) como adições ao material de impressão. Os pontos são ativados usando um laser. Os fótons do laser são absorvidos por um nanocristal, resultando em uma mudança na química que permite a ligação entre os pontos quânticos – um processo conhecido como absorção de dois fótons. Em sua configuração, a absorção dos prótons só era possível em locais onde a intensidade da luz era mais alta. Isso permitiu a criação de ligações menores que o comprimento de onda da luz.

Os pesquisadores observam que sua técnica preserva as propriedades optoeletrônicas dos pontos quânticos, o que significa que produtos 3D que são impressos com a tinta feita com eles podem ser usados em dispositivos optoeletrônicos.

Os pesquisadores demonstraram a solidez de suas ideias construindo uma impressora 3D capaz de realizar a absorção de dois fótons e depois a usaram para criar vários objetos, alguns dos quais eram crachás universitários emissores de luz. Eles também demonstraram que ele poderia ser usado com uma variedade de materiais. + Explorar mais