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由劍橋大學石墨烯中心Tawfique Hasan博士帶領的研究發(fā)現(xiàn)，黑磷（BP）油墨是一種與石墨烯相似的獨特二維材料，與傳統(tǒng)的噴墨打印技術相兼容，使其可能成為實現(xiàn)首次基于BP的激光器和光電子器件的可擴展大規(guī)模制造。

來自劍橋、倫敦帝國理工學院、芬蘭阿爾托大學、北京航空航天大學以及浙江大學的跨學科科學家團隊精心優(yōu)化了BP的化學成分，以便通過復雜和競爭的流體效應的平衡來實現(xiàn)穩(wěn)定的油墨。這樣一來，便能夠通過高速打印生產(chǎn)新的功能激光器和光電子器件。

由于BP墨水的快速干燥特性，所制造的設備（激光器和光電檢測器）的最終打印質(zhì)量具有較高的質(zhì)量和均勻性。

該題為“用于光電子學和光子學噴墨打印的黑磷油墨配方”的研究成果已經(jīng)在Nature Communications上發(fā)表，并且得到了英國皇家工程學院和英國工程及物理科學研究委員會(EPSRC)的贊助。

BP包含了對電子和光電器件有用的特性，包括可覆蓋電磁光譜的可見光和近紅外區(qū)域的半導體禁帶寬度。

該研究論文的首席作者Guohua Hu先生表示：“我們的油墨配方可實現(xiàn)高度均勻的噴墨打印，不會在周圍環(huán)境中降解，從而使得大量基于2D材料的光傳感器更接近現(xiàn)實。鑒于將BP材料用于未來應用方面，這種方法代表了一種重大的科學和技術成果。這種含有非常小的“薄片”BP的功能性油墨，使我們能夠在各種基材上進行打印，包括長期保持穩(wěn)定的塑料。”

來自北京航空航天大學的Meng Zhang教授帶領了打印基于BP的非線性光學器件的工作，作為超快光學快門，這種光學器件可以輕松插入激光器中。

連續(xù)的輻射激光束被轉(zhuǎn)換為一系列重復的非常短的突發(fā)的光（或脈沖），其非常適合于工業(yè)和醫(yī)療應用，例如機械加工、鉆孔、成像以及感測等。

Zhang教授表示：“相比以前的任何其他演示，我們使用了BP的非線性光學器件的設計顯著器件的提高了性能和運行的穩(wěn)定性。這就是我們使用BP的油墨配方標志著通過這種新型材料制作的新型光子器件和架構的重大轉(zhuǎn)變的優(yōu)勢所在。”

作為研究的一部分，該團隊還展示了BP作為高效和高響應性光檢測器的性能，超過了傳統(tǒng)硅基光電探測器目前所實現(xiàn)的波長范圍。

帶領此次混合納米材料工程研究組的Hasan博士補充道：“BP是一種特別有意思的后石墨烯材料，為新的激光器和光電子器件提供了許多機會。

然而，盡管在實驗室中表現(xiàn)出色，這種獨特的石墨烯晶體在現(xiàn)實世界的開發(fā)卻受到了復雜材料制造及其環(huán)境穩(wěn)定性的阻礙。但是我們對BP油墨的突破研究將會改變所有這一切，因為油墨本身可以與現(xiàn)有金屬氧化物半導體器件（CMOS）技術無縫集成。”

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