近日，智能科技学院顾敏院士、张轶楠教授团队在材料领域顶级期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上发表题为“聚合物中钙钛矿量子点全色域高分辨率飞秒激光直写”（Full-Color and High-Resolution Femtosecond Laser Patterning of Perovskite Quantum Dots in Polyacrylonitrile Matrix）的研究成果。智能科技学院胡津铭博士、硕士生郭容慧为共同第一作者，顾敏院士和张轶楠教授为通讯作者，上海理工大学为唯一单位。
钙钛矿作为一种组分灵活可调的半导体材料，在光伏、探测传感、显示成像等领域广受关注并拥有极大的发展前景。实现其全色域、高分辨率的激光图案化有助于其应对未来光子和光电子领域定制化、小型化与集成化的发展需求，是实现其高效率微纳结构和功能器件的关键。由于其自身的离子晶体特性，为了实现工作的长程稳定，钙钛矿的图案化过程通常在保护基质内完成。但是，现有的激光打印策略难以实现基质内部钙钛矿的全色域制备和纳米级分辨率的兼容，严重制约了其潜在的应用场景。
基于此，本研究中，作者提出了一种新型的基质配位策略，选用了强配位的聚丙烯晴作为保护基质，其过量的氰基将与前驱体薄膜中游离的铅离子与铯离子发生强配位反应，进而有效抑制了室温环境下前驱体薄膜的自发结晶过程。通过采用飞秒激光加工，实现了钙钛矿量子点全色域（深蓝-深红，425-685 nm）和超衍射极限纳米级分辨率（≈400 nm）的原位制备。此外，该策略还提供了一种新型的激光等材制造及调控技术，通过精细调节诱导参数，可以实现量子点粒径、像素尺寸及荧光光谱的连续调谐和独立控制，且不会对聚合物基质造成烧蚀破坏。该研究可为多样化光子或光电子器件的精密制造提供指导，有望推动钙钛矿在光存储、高分辨率显示、光学人工智能等多领域的应用发展。
该工作得到了国家自然科学基金委员会、上海市科委、中国博士后科学基金会等单位的支持。
文章概念图及实验效果图
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202407116
