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由劍橋大學(xué)石墨烯中心Tawfique Hasan博士帶領(lǐng)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(shù)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(kuò)展大規(guī)模制造。
來自劍橋、倫敦帝國理工學(xué)院、芬蘭阿爾托大學(xué)、北京航空航天大學(xué)以及浙江大學(xué)的跨學(xué)科科學(xué)家團(tuán)隊精心優(yōu)化了BP的化學(xué)成分，以便通過復(fù)雜和競爭的流體效應(yīng)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(shè)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(xué)和光子學(xué)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(xué)院和英國工程及物理科學(xué)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(dǎo)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(yīng)用方面，這種方法代表了一種重大的科學(xué)和技術(shù)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(jìn)行打印，包括長期保持穩(wěn)定的塑料?！?/span>
來自北京航空航天大學(xué)的Meng Zhang教授帶領(lǐng)了打印基于BP的非線性光學(xué)器件的工作，作為超快光學(xué)快門，這種光學(xué)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(fù)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(yīng)用，例如機(jī)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(xué)器件的設(shè)計顯著器件的提高了性能和運(yùn)行的穩(wěn)定性。這就是我們使用BP的油墨配方標(biāo)志著通過這種新型材料制作的新型光子器件和架構(gòu)的重大轉(zhuǎn)變的優(yōu)勢所在?！?/span>
作為研究的一部分，該團(tuán)隊還展示了BP作為高效和高響應(yīng)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(lǐng)此次混合納米材料工程研究組的Hasan博士補(bǔ)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(jī)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(fù)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(dǎo)體器件（CMOS）技術(shù)無縫集成?！?/span>
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