Forschende 3D-drucken lumineszierender Quantenpunkt-Polymer-Architekturen

Quantenpunkte, nanoskalige Halbleiter mit einzigartigen Lichtemissionseigenschaften, sorgen seit Jahren für Aufregung, da sie das Potenzial haben, Technologien von Solarzellen bis zur biomedizinischen Bildgebung zu revolutionieren. Insbesondere Quantenpunkte aus organisch-anorganischen Perowskit-Hybridmaterialien weisen außergewöhnliche Eigenschaften wie Farbabstimmbarkeit, schmale Emissionsbanden und hohe Quantenausbeuten auf. Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, die Fähigkeiten von Perowskit-Quantenpunkten zu nutzen, da sie empfindlich auf Hitze und Sauerstoff reagieren.

Unter der Leitung von Im Doo Jung gelang es dem Team, eine Druckmethode zu etablieren, die es ermöglicht, Perowskit-Quantenpunkte direkt in eine Polymermatrix einzubetten, ohne dass die empfindlichen Materialien Schaden nehmen. Die Forschung, wurde in der Zeitschrift “Advanced Functional Materials” veröffentlicht.

Die neue Drucktechnik ermöglicht eine hohe Präzision bei der Herstellung von Objekten, wie Pyramiden und Nachbildungen des Eiffelturms, mit Schichtdicken von bis zu 150 Mikrometern. Die eingebetteten Quantenpunkte behalten ihre lichtemittierenden Eigenschaften, was durch fluoreszenzspektroskopische Analysen bestätigt wurde. Die Stabilität der Quantenpunkte gegenüber Hitze und Sauerstoff wird durch die Polymermatrix erheblich verbessert.

Neben der Demonstration von 3D-gedruckten optischen Strukturen haben die Forscher auch die Eignung dieser Materialien für Sicherheitsanwendungen gezeigt. Durch spezielle Drucklayouts konnten sie verborgene Muster erzeugen, die nur unter UV-Licht sichtbar sind. Diese Technik hat das Potenzial, in Bereichen wie Anti-Fälschung und Informationsverschlüsselung eingesetzt zu werden.

Die Entwicklung eröffnet neue Möglichkeiten für die Integration von Quantenpunkt-Kompositen in 3D-gedruckte Architekturen, die die aktive Oberfläche vergrößern und die photophysikalischen Eigenschaften anpassen können. Der bei Raumtemperatur ablaufende Prozess bewahrt die herausragenden Eigenschaften der Quantenpunkte und bietet eine hohe Anpassungsfähigkeit für verschiedene Substrate.