3d打印迄今仍然局限于特定塑料、被動導體，和幾種生物材料。但普林斯頓大學的研究團隊已經成功3d打印出基于量子點的led(qd-led)，顯示出不同類型的材料可以3d打印，并完全集成到具有有源器件性能的組件中。

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“使用3d打印實現不同材質的無縫集成是一個巨大的挑戰。”普林斯頓大學教授michael mcalpine指出。

在他們發表在《nano letters》上的報告中，研究者描述了五種不同材料的無縫交織，其中包括：1)光致發光半導體的無機納米粒子;2)一種彈性體基質;3)作為電荷傳輸層的有機聚合物;4)固體和液體金屬引線;5)uv粘合透明基板層。

該研究團隊的做法包括三個關鍵步驟。 首先，確定電極、半導體和聚合物具有期望的功能和以可打印的形式呈現;接著，小心確保這些材料可溶解于正交溶劑，以免在逐層打印過程中損害到下面層的完整性;最后，這些材料的交織圖案是通過cad設計的構建體上直接分配來實現的。

科技媒體extremetech報道說，研究小組使用了一臺自己開發的3d打印機，“現成的3d打印機都無法勝任這項工作。”研究團隊的ryan whitwam說。“我們花了半年多的時間和2萬美元才制造出所需要的3d打印機。”

每個量子點led的底部層都是由銀納米顆粒構成的，它們正好將led與電子電路連接起來。在其頂部是兩個聚合物層，推動電流朝上進入下一層。這里就是真正的“量子點”所在之處——它們是納米級的半導體晶體，是包裹在硫化鋅外殼中的硒化鎘納米顆粒。每當一個電子撞擊這些納米粒子，它們就會發出橙色或綠色的光。光的顏色可以通過改變納米顆粒的尺寸來控制。頂層是一個比較普通的鎵銦磷材料，用來引導電子遠離發光二極管。

3d打印的嵌入式qled的2×2×2的多維矩陣。

作為概念驗證，研究團隊3d打印了其中一種基于量子點的led(qd-led，基于硒化鎘納米粒子，硫化鋅外殼，頂層為銦鎵)，該qd-led表現出純和可調色彩的發光特性。

通過進一步融入表面拓撲結構的三維掃描，研究團隊還能將qd-led打印到具有曲線形的表面的設備上，如接觸透鏡。

cad模型上顯示qd-led元件保形集成到曲線基板上。

研究團隊展示的第三個例子是一個封裝的led 2×2×2立方體，據了解，該立方體中的每個組件和電子設備都是3d打印的。這就證明這種難以使用標準的微加工技術完成的新型架構可以通過3d打印來構建。

總體而言，研究團隊表示，結果表明，3d打印的應用潛力比我們已經知道的要廣泛得多，并能集成許多不同類型的材料。

工作中的3d打印qd-led的低分辨率圖像

“我們預計，這一般策略可擴展到3d打印其他類型的有源器件，如mems器件、晶體管、太陽能電池和光電二極管等。”mcalpine教授表示。“總體來說，我們的結果展現了一些令人興奮的應用，包括通過幾何剪裁含有led和多傳感器的設備，為研究神經回路的光遺傳學提供了新的工具。”

同時3d打印有源電子元件與生物構建體可能導致新的仿生裝置的出現，比如通過光刺激神經細胞的假體植入物。

據研究團隊介紹，他們今后的工作將著重解決一些關鍵挑戰，其中包括：1)增加3d打印機的分辨率，使其能夠3d打印更小的設備;2)改進打印設備的性能和打印速度;3)集成其它類別的納米級功能，組成模塊和設備，包括半導體，電漿子(plasmonic)和鐵電物質(ferroelectric)等。http://tenghao456.51dzw.com/