3D 打印是一项革命性的增材创建技艺，具有广大的使用前景。目前 3D 打印技术在庞大组织配置与领域化创制都获得了显著希望，但完了纳米级拜别率的打印可采取的资料有限，紧急会集在金属与集中物。三维构造的构修必要在打印的根底构筑单元之间造成习染力，以使构建单元毗邻在通盘，金属与会集物可能很便利资历键合反应获得金属 - 金属键或共价键使其连接从而实现打印。这些强的化学键使得打印组织坚韧生存，金属与塑料 3D 打印飞疾发展。

　　在其所有人效用原料出格是无机半导体中，这种键合回响无法在纳米级分辩率发作。半导体中化学键浅显必要在高温、真空、惰性气氛支撑等分外的条目中天赋，且涉及繁复的化学响应，如此的应声无法在特定身分被触发，现有的3D打印兴办也难以与这些额外条款集成，于是半导体难以构筑精密的三维构造。在直接关成困穷的状况下，利用无机纳米晶体步履构筑单元成为了替代的加工举措。但现在的办法深奥将无机原料与有机光固化树脂混淆举行加工，有机组分的大量生计会严浸重染无机资料的本征功用。

　　鉴于此，清华大学化学系张昊副教导、李景虹院士、慎密仪器系林琳涵副训导、孙洪波训导共同建筑了一种普适性的纳米资料3D打印新步骤，简称为3D Pin，始末引入光敏氮宾小分子，告终了多种无机纳米原料（半导体、金属、氧化物纳米资料）的纳米级3D打印，构造具有高的无机组分占比，并具有卓越的力学功能与可调谐的光学功效。关联探求见效以题为“3D printing of inorganic nanomaterials by photochemically bonding colloidal nanocrystals”布告在最新一期《Science》上。

　　胶体纳米晶体由里面的无机组分与皮相配体组成，此中配体经验空间位阻或电荷抛弃习染使纳米晶体在溶液中撑持胶体稳定性，起到要紧重染。3D Pin经验光化学的设施，在胶体纳米晶溶液中推广少量小分子的双叠氮分子，用光勉励氮宾天禀与有机配体的非特异性C-H插入反响，结束纳米晶之间的强共价键毗连。随着光源在溶液中变化，纳米晶经历了扩散-集结-键闭的过程，形成纷乱的三维构造。叠氮分子具有特定波段的紫外吸收，能够阅历反映紫外光的单光子招徕历程与长波的双光子招徕经过竣工差异告辞率的打印，FTIR与XPS叙明了该响应机理。这种非特异性的回声机理导致了该设施不妨普适性地愚弄在各样胶体纳米晶体中。

　　从量子点出发，3D Pin打印了量子点的纳米柱阵列，组成了费曼的肖像，单个像素直径约0.6 μm，间距约1 μm，有望用于LED器件的制备。框架、花瓣与埃菲尔铁塔的机合显露了该本事对于孔组织、高曲率半径的曲线组织以及体机关的加工才力。除量子点外，3D Pin适用于搜集差异组分、样子、概况配体化学及性能等万般范例的纳米晶体，如与四足型三维组织相对应的四足型CdSe/CdTe纳米晶体、具有杰出荧光本质的钙钛矿（CsPbBr3）、III-V族半导体（InP），及氧化物（TiO2、In2O3）、金属（Au）等。

　　用区别种纳米晶体实行同化或屡屡加工，无妨取得同化构造与异质机关。如由CdSe/ZnS、PbS、TiO2、In2O3共混获得的四面体组织、由分别发光量子点混合得到的龙形像素阵列，以及由CdSe/ZnS和TiO2组成的N型的PIN锁图案，EDS表明了不同元素在构造中的传布情状。

　　3D Pin供给了一种极新的环节，借助光敏小分子，没关系完成机合中更高的无机组分比例。以CdSe行动模型，补充2 wt%的分子就不妨完成高效的打印，阅历了解表征无妨获取构造中91%的无机组分占比，而有机组分则没关系体验热退火或化学治理去除，同时支持机合的一共性。进一步阅历椭偏仪估算了打印构造的密度，所打印的TiO2纳米薄膜的孔隙率约为5.0%，密度约为2.09 g/cm3。

　　共价键的造成导致打印组织具有强力学功用，应力-应变曲线展示了量子点构成的微柱具有高的抗压强度（~1 GPa）和较大的断裂应变（~55%），搬动打印参数与油墨的比例不妨进一步调节机器功能。机闭历程高温烧结后可以取得更高的抗压强度（2 GPa）和杨氏模量（~7 GPa），并再现出脆性的断裂模式。3D Pin加工的构造比拟以往蚁合物和无机资料构成的结构具有更特出的力学功效。

　　材料种类的千般性、打印构造的高自由度与高无机组分占比使得打印后的机关在维持半导体原有卓越光电功能的状况下带来了随结构调谐的新光学个性。打印后的CdSe/ZnS、CdSe与CsPbBr3量子点三维结构支持了其尺寸拜托的本征招徕与荧光个性。进一步，打印了方今加工环节无法得到的II-VI族量子点组成的纳米螺旋阵列，在400-1000 nm控制内再现出宽带手性光学反应，各向异性g因子高达0.24，比自组装的手性半导体量子点螺旋的g因子高20倍独揽。

　　作者装备了崭新的3D Pin步骤，能够获取放纵丰富构造的多种无机纳米资料及其混关物的纳米级三维构造，从分子水准阴谋光化学成键经过，愚弄纳米晶体运动构建单元大大拓宽了3D打印的材料库，有着开阔的欺骗空间。

　　清华大学化学系博士后李馥、清华大学紧密仪器系2019级博士生刘少峰、清华大学化学系2021级博士生刘王宇为论文联合第一作者。清华大学化学系张昊副教训、李景虹院士、清华大学周到仪器系林琳涵副教授、孙洪波教育为论文合伙通讯作者。清华大学航天航空学院李晓雁教训、清华大学资料学院李正操训诲等配关者为行状做出了严浸贡献。

　　该奇迹得到了国家自然科学基金、国家重心研发谋略、清华大学自主科研谋略和清华大学笃实计划等项想法扶助。

　　张昊，清华大学化学系副教育，博士生导师，国家级青年人才项目得回者，厉浸从事成效原料2D图案化和3D打印步伐、以及柔性光电生物界面等方向摸索。

　　李景虹，中原科学院院士，清华大学化学系教授，化学系学术委员会主任，清华大学通晓中央主任，近年来全力于电判辨化学、生物电化学、单细胞领略化学、纳米电化学及能源碰着电化学等界限的教导科研奇迹。

　　林琳涵，清华大学精仪系副训导，博士生导师，国家级青年人才项目获取者，要紧从事超快激光缜密制造、激光微纳操控技艺及纳米光学器件搜求。

　　孙洪波，清华大学周密仪器系哺育，博士生导师，国家喧赫青年科学基金取得者，教导部长江学者特聘教诲，长期用心超快激光超严密特种创立领域的寻求，开垦超快光谱搜索措施，探寻前沿光电和电光退换动力学。

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