这篇论文的研究内容由海德堡大学的Eva Blasco教授及其团队完成，发表在《RSC Applied Polymers》期刊上。研究的主要目标是利用有机发光材料制造精确的多色三维微结构，展示了双光子激光打印（2PLP）在制造复杂发光设备中的潜力。
随着增材制造技术的快速发展，三维打印已成为制造复杂结构的重要手段。尤其是基于光的技术，利用光聚合过程能够实现高分辨率和快速制造，适用于各种应用，包括有机发光二极管（OLED）、传感器和安全特征等。尽管已有研究使用量子点和荧光染料进行二维打印，但在三维打印中，材料的选择和兼容性仍然是一个挑战。本研究的目标是开发一种新型的多色发光聚合物微结构，采用红、绿、蓝（RGB）三种发光染料，分别为OAPPDO衍生物、BODIPY衍生物和香豆素衍生物。这些染料经过功能化处理，能够与聚合物网络形成共价键，从而提高发光材料的稳定性和控制性。
研究团队首先选择了三种具有RGB发光特性的染料，并对其进行功能化处理，使其能够与聚合物网络共价结合。OAPPDO衍生物作为红色发光体，具有优异的荧光特性；BODIPY衍生物则提供绿色发光；而香豆素衍生物则用于蓝色发光。通过将这些染料与丙烯酸酯基团结合，研究人员能够在后续的聚合过程中实现更精确的发光体掺入。
为了实现高效的打印，研究团队开发了适合2PLP的打印配方。配方中包含多功能丙烯酸酯交联剂、光引发剂以及溶剂。经过多次实验，研究人员确定了最佳的打印参数，包括激光功率和扫描速度，以确保打印出的微结构具有良好的分辨率和发光特性。使用Nanoscribe公司的Photonic Professional GT2打印机，研究团队成功打印了多种复杂的三维微结构。通过调节激光功率和打印速度，研究人员能够在不同的配方中实现高分辨率的打印，最终获得了187 nm的分辨率和200 nm的最小特征尺寸。
在打印过程中，研究人员还进行了多材料的三维打印，展示了不同颜色的发光微结构的制造能力。通过逐步打印不同的配方，研究团队成功地制造了一个包含红、绿、蓝三种颜色的像素显示器，显示出该技术在显示器和防伪系统中的应用潜力。尽管研究取得了显著进展，但在过程中也面临了一些挑战。首先，染料在常用的丙烯酸酯基配方中的相容性较差，导致打印过程中可能出现沉淀和不均匀分布的问题。其次，染料的光稳定性和溶解性也是影响打印质量的重要因素。研究团队通过优化染料的功能化和配方的组成，克服了这些困难。
本研究展示了利用双光子激光打印技术制造多色发光聚合物微结构的可行性，未来的研究可以进一步扩展可用染料的库，特别是高效的红色和蓝色发光体的开发。这将为该技术在显示器、传感器和防伪系统等领域的应用开辟新的机会。总之，Eva Blasco教授及其团队的研究为三维打印技术在发光材料领域的应用提供了新的思路和方法，预示着未来在智能材料和光电设备制造方面的广阔前景。通过不断探索和优化，研究团队希望能够实现更高效的打印技术，推动这一领域的进一步发展。
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https://doi.org/10.1039/d4lp00141a
