室溫3D打印技術促進微型紅外傳感器發展
近日，一項由韓國高等科學技術研究院（KAIST）與韓國大學、香港大學合作的研究，成功開發出一種可在常溫下制造亞微米級紅外傳感器的3D打印技術。該技術利用配體交換（Ligand Exchange, L-E）輔助納米晶體（NCs）打印方法，在無需高溫處理的條件下實現高精度制造。相關成果發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊。
紅外傳感器作為現代智能設備的重要組成部分，廣泛應用于自動駕駛激光雷達（LiDAR）、智能手機3D人臉識別系統以及可穿戴健康監測設備等領域，常被譽為“電子設備的視覺核心”。隨著技術發展，對傳感器微型化、輕量化和柔性的需求日益增長。
傳統的半導體制造工藝雖適用于大批量生產，但其對高溫環境的依賴限制了材料的選擇范圍，并帶來了較高的能耗。為應對這些挑戰，金智泰（Ji Tae Kim）教授領導的團隊研發出一種新型3D打印技術，能夠在單一平臺上逐層堆疊多種材料，包括金屬、半導體和絕緣體。
這項技術使用液態納米晶體墨水作為打印原料，并通過“配體交換”手段，在室溫下實現納米顆粒表面分子的置換，由絕緣分子轉換為導電分子，從而大幅提升器件的電學性能。無需高溫退火的特性，不僅提高了工藝效率，也有助于降低能耗。
利用該方法，研究人員成功制造出尺寸小于10微米的微型紅外傳感器，其大小不及一根人類頭發直徑的十分之一。這種傳感器不僅具備高度定制化能力，還可根據實際需求調整外形和尺寸。
這一創新為未來紅外光電子器件的開發提供了新方向。金智泰教授指出，該技術在推動傳感器微型化的同時，也促進了環保型、低成本制造模式的實現，有望為紅外傳感技術的可持續發展提供強有力的支持。
研究亮點
采用L-E輔助納米晶體打印方法，在常溫下完成高精度制造。
通過逐層打印方式，實現多種材料的集成化制造。
利用配體交換技術，提升傳感器的電學性能。
成功制造出亞微米級紅外傳感器，最小尺寸低于10微米。
無需高溫退火，降低能耗，推動綠色制造。
該研究論文標題為《配體交換輔助膠體納米晶體打印技術實現全打印亞微米光電子器件》（Ligand-Exchange-Assisted Colloidal Nanocrystal Printing for Fully Printed Submicron Optoelectronics），由趙志軒（Zhixuan Zhao）等人撰寫，發表于《自然通訊》（DOI: 10.1038/s41467-025-64596-4）。
Nature Communications 是由Springer Nature出版的多學科開放獲取期刊，致力于發表具有廣泛科學影響的研究。
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