作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 钙钛矿纳米线——嵌段共聚物超分子纳米复合材料
(一)钙钛矿晶体结构示意图
甲苯溶液中钙钛矿纳米线的光致发光
卤化物成分决定材料的带隙和发射光的颜色(λ激发= 380纳米)
(C)自然排列的铯硼磷钙钛矿纳米线束的透射电镜图像(长度，~1微米；直径，~10 nm)
使用直径为1毫米的喷嘴(左，水平打印的样品)打印没有纳米线的纯SIS丝的透射电镜图像(上)和SAXS测量值(下)；右侧，细丝横截面)，展示了具有长程有序和各向异性的微相分离的SIS六边形畴
红色箭头表示打印和微域对齐方向
印刷纳米线-嵌段共聚物细丝的z-叠层荧光共焦图像的最大强度投影(直径，100微米；λ激发= 365 nm)
使用直径为1毫米的喷嘴打印的纳米复合材料丝的代表性透射电子显微镜图像显示钙钛矿纳米线平行于主方向取向，并且局部符合硅氧烷嵌段共聚物微区
高倍放大的透射电子显微镜图像(插图)显示纳米线主要分离成富含π的畴
(四)和(六)中的透射电镜样品用冷冻超微切片法进行切片，并用能选择性使π域变暗的OsO4染色
学分:科学进步，doi: 10
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aav8141 具有高度各向异性光电特性的一维纳米材料可用于能量收集应用、柔性电子器件和生物医学成像器件
在材料科学和纳米技术中，三维图案化方法可用于精确组装具有局部受控成分和方向的纳米线，以允许新的光电子器件设计
在最近的一份报告中，周南佳和哈佛大学、劳伦斯伯克利国家实验室Wyss生物启发工程研究所以及Kavli能源纳米科学研究所的跨学科研究小组开发并打印了由明亮的电磁干扰胶体铯卤化铅钙钛矿(CsPbX3，其中X= Cl、Br或I)纳米线组成的三维纳米复合材料油墨
他们将明亮的纳米线悬浮在聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物基质中，并使用程序打印路径定义纳米线排列
这位科学家制作了光学纳米复合材料，显示出高偏振吸收和发射特性
为了突出这项技术的多功能性，他们生产了几种设备，包括光存储、加密、传感和全色显示
这项工作现在发表在《科学进展》杂志上
半导体纳米线独特的各向异性光电特性源于量子和介电效应，在电子学和光子学中有广泛的应用
通过将一维纳米材料精确构图成平面和三维结构，可以开辟组装光电器件的新途径
与迄今为止报道的许多类型的半导体线相比，具有钙钛矿晶体结构的卤化铯铅纳米线(CsPbX3)在光电子应用中具有几个优点
卤化铅钙钛矿纳米晶体是超亮的，并且在没有封装壳的情况下表现出接近1的量子产率——与传统的具有核壳结构的胶体半导体纳米晶体形成对比
印刷钙钛矿纳米复合材料的极化发射
(一)显示印刷细丝中纳米线束的角发射的傅立叶图像
极角(θ)从0°(中心)到70°(外边缘)径向绘制
方位角(φ)围绕从右手边开始的圆绘制
载玻片上水平(左)和垂直(右)灯丝的傅立叶图像(卡通，顶部)
角发射模式显示了纳米线沿细丝轴的排列
印刷纳米线复合材料的偏振发射，使用安装在发射路径中的一个线性偏振器和安装在激发和发射路径中的两个线性偏振器测量
a
u
，任意单位
使用偏振发射的印刷复合材料的艺术示例(改编自
C
埃舍尔，天空和水(艺术)
对于(左)无偏振、(中)水平偏振和(右)垂直偏振，显示了不同的部分
比例尺，1毫米
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aav8141 材料科学家可以改变钙钛矿的卤化物成分和带隙，在整个可见光谱范围内形成明亮和可调的发射
钙钛矿纳米线由于其独特的材料性质和高量子产率，在光电子学中具有潜在的应用，如液晶显示器背光照明、光谱分离、偏振光电探测器和光泵浦激光器中的活性层
研究人员已经探索了几种平面和三维图案化方法，包括通过直接墨水书写(DIW)的基于挤压的三维印刷，以形成由纤维素原纤维组成并排列在水凝胶基质中的形状变形结构
然而，DIW在光子器件功能结构模式方面的一般应用仍有待探索
在目前的工作中，周等人
设计、印刷和表征由钙钛矿纳米线填充的嵌段共聚物基质组成的偏振光学结构
为此，他们开发了一种纳米复合油墨，将钙钛矿纳米线束嵌入圆柱形微相聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物基质中
使用所提出的方法，周等人
预计其他各向异性材料，包括金属、半导体和嵌段共聚物，以及电介质纳米线也将类似地可编程构图
用偏振荧光显微镜沿z方向成像的五层光子器件
这五个字母平行于偏振方向打印
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aav8141 科学家们通过改变SIS的浓度来形成不同的由纳米线组成的墨水，以发展DIW(直接墨水书写)所需的剪切变稀行为和粘弹性响应
利用透射电子显微镜(TEM)和小角x光散射(SAXS)测量，他们揭示了SIS嵌段共聚物细丝的有序六边形微区，并揭示了印刷的SIS-CsPbBr3纳米复合材料沿印刷方向高度排列
这种图案化方法允许印刷光学复合材料中的可编程纳米线取向影响它们的偏振和角度发射
在直接墨写期间，周等人
使用MatLab、Slic3r和CIMCO生成的g代码生成打印路径，并使用玻璃喷嘴在玻璃盖玻片上形成纳米复合材料结构
演示数字编程偏振各向异性在三维印刷纳米复合材料中的应用；周等
首先设计了一个方形像素(200 x 200 m)的3位灰度图像
利用这一技术，科学家们实现了先进的模式化架构，用作一次写入多次读取(WORM)数据存储设备的光学存储器
通过3D打印的极化钙钛矿纳米复合材料
照片(左)缩小为3位灰度图像，由60(宽)× 90(高)方形像素组成(左，插图)
利用偏振角相关的发射强度，我们将灰度强度转换为八个不同的打印方向(右上角)并打印图像(中间)
(二)偏振全息图
当使用一对线性偏振器观看时，这种两层装置投射出泰姬陵(水平印刷，水平偏振)和紫禁城(垂直印刷，垂直偏振)的图像
一种基于拉胀结构的机械光学超材料
单元(顶部)由四个旋转方块组成，最多可旋转45°
偏振相关发射导致应变-强度关系(底部)
(四)这种结构灵活，可以粘在手指上(上)
经历可逆的拉伸运动，数字图案化的H字母(垂直方向并平行于偏振器打印)被显示(左)或加密(右)
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aav8141 通过印刷在每层中存储有不同光学信息的多层结构，印刷的结构可以用于可加密存储器中的安全加密
作为原理证明，周等
在一个五层的装置中设计字母“L-I-G-H-T”的图案，让他们从不同的高度观察每个字母
他们在随机的方向上打印出字母“H”和“I”，并通过在适当的角度使用偏光镜有选择地观察透明矩阵中的每个字母
此外，科学家们展示了通过拉伸材料来加密发射模式(例如字母H)的可能性
他们设想了在类似皮肤的材料排列中创造动态伪装的潜力，其中不同的光学图案在机械拉伸中出现和消失
此后，他们扩展了这一概念，以模仿广泛用于色彩混合的红绿蓝量子点
为此，周等人
使用阴离子交换反应获得由发红光和发蓝光的纳米线组成的卤化物钙钛矿，并使用多种材料的三维打印创建可调谐的多路彩色显示器
尽管钙钛矿纳米线还不适合作为显示应用的材料，但这项工作突出了通过数字组装对纳米线组成和排列进行可编程控制的能力
周看着艾尔通
在CIE(照明委员会)色度图中展示了多路复用RGB阵列的可调光谱响应及其相应的颜色范围，以展示印刷显示器为实现颜色可调性而提供的非常简单的设计
偏振器可调颜色复用
印刷纳米复合材料的偏振光致发光光谱
2I0
8)3(红色)和CsPb(Br0
2cl 10
8)3条(蓝色)纳米线，用一对安装在激发和发射路径上的两个线性偏振器拍摄
显示偏振相关发射多路复用的印刷像素阵列的光学图像
使用多光子显微镜拍摄图像，该显微镜在发射路径上具有偏振激发源和线性偏振器
(三)基于红色、绿色和蓝色发光钙钛矿纳米复合材料的六边形瓦片的像素阵列的光谱发射分布，所述六边形瓦片在旋转两个偏振器时沿着以60°差取向的三个方向印刷
(四)其在CIE 1931色度图上的对应颜色(右)
呈现了两种潜在的显示操作
实线和三角形表示使用(B)中的多路复用RGB像素阵列的颜色
纳米线
虚线和圆圈代表以两个正交方向打印的多路复用的RG、RB和GB像素阵列
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与依靠传统量子点滤色器的液晶显示器不同，目前工作中的印刷薄膜使用直接偏振光子降频器，也称为“有源”滤色器
周等
旨在改进纳米线合成和印刷，以获得更高的显示应用效率
通过这种方式，周南佳和他的同事展示了由钙钛矿纳米线填充的嵌段共聚物基质组成的直接书写纳米复合材料墨水可以在许多设计中图案化光电子器件
他们对纳米线的组成和排列进行了编程，以创建光学纳米复合材料，用于信息存储、加密、机械光学传感和光学显示
新的发现将提供一种途径，从封装在软聚合物基质中的各向异性构建块快速设计和制造功能器件
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