科学家黑磷电子喷墨打印取得技术上突破

来自英国剑桥大学、浙江大学、北京航空航天大学和芬兰阿尔托大学组成的国际科研联合小组，研发了黑磷电子喷墨打印，近日取得技术上突破，他们的研究成果发表在《自然通讯》期刊上。

黑磷(BP)是一种新型的类石墨烯二维纳米材料，优异的载流子迁移率以及可调节的能隙, 使得黑磷在光电子学和光子学领域有着潜在的应用前景。喷墨印刷可用于电子器件的规模化快速制备。然而，传统的喷墨材料有石墨烯和MoS2，目前还没有利用BP实现喷墨打印的报道，这主要源于BP液相剥离制备时使用的高沸点溶剂，使得在分散BP时干燥时间延长，导致在其环境中不稳定。

这项研究的作者将纳米厚层的BP加工成一种墨水，可以稳定吸附打印在多种底板上，并初步展示了光电探测器和光子器件。研究团队制备了由液相剥离BP获得的无粘结剂的喷墨，并通过诱导Marangoni流循环抑制咖啡环的形成，无需基底预处理，表现出良好的一致性以及空间均匀性。同时干燥速度快（60℃下<10 s），使得打印过程氧化程度低，在后续的包装过程，BP也能长时间保持稳定，拓展了BP作为打印设备喷墨材料的应用前景。

浙江大学的徐杨教授是该工作的通讯作者之一，与来自剑桥的Tawfique博士以及北航的Dr. Meng Zheng一起进行了研发，他告诉《中国科学报》记者， “除了利用BP油墨在红外探测的优势，我们还展示了它在多种底版上的印刷能力，这将进一步扩大BP的应用范围。例如，当印刷在Si上时，它可以被用来制造出与硅基系统兼容的光电探测器和物联网传感器单元。通过在塑料或透明玻璃上印刷，还能制造可穿戴式医疗传感器，并与柔性传感电子器件相结合。采用BP油墨配方的印刷光电子器件，有望未来在智能中低端消费电子系统中得到应用。”

徐杨教授把这一创新归功于团队的勤奋务实及多元文化。他特别赞扬了巴基斯坦籍研究人员Khurram Shehzad博士(助理教授)和留学生Ayaz Ali(博士生)在团队中做出的贡献。“我们认识到：国内大学研究氛围的国际化，将会带来一个更加开放和充满活力的科研与创新环境。”他补充道。