導(dǎo)語：

如何提升黑磷材料的穩(wěn)定性、拓展其應(yīng)用規(guī)模，一直是科研界所難以克服的問題。2017年6月16日，由北京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院的張夢老師參與完成的研究成果，通過設(shè)計制備高性能穩(wěn)定黑磷噴墨打印墨水的方法，克服了基于黑磷材料器件的制備加工難題，該項成果的相關(guān)論文現(xiàn)已被Nature Communications所收錄。

背景：材料應(yīng)用新紀(jì)元

2004年，英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫制成了世界上最薄、強度最高的材料石墨烯。2010年，兩位科學(xué)家因在石墨烯研究方面的卓越成就而被授予諾貝爾物理學(xué)獎，石墨烯被進一步推向了科學(xué)界研究的熱點領(lǐng)域。

隨著研究的深入，越來越多的新型納米材料被發(fā)掘出具有與石墨烯相似的卓越性質(zhì)，黑磷就是其中的重要的一種。盡管黑磷為制造新型激光和光電器件時表現(xiàn)出了非凡的性能，但由于其加工工藝復(fù)雜且在外界環(huán)境中難以保持穩(wěn)定，嚴(yán)重阻礙了這種獨特材料的推廣應(yīng)用。

突破：交叉合作的碰撞

為攻克黑磷應(yīng)用中所遇到的難題，一支由北京航空航天大學(xué)、劍橋大學(xué)、帝國理工學(xué)院和浙江大學(xué)研究人員所組成的跨學(xué)科科研團隊?wèi)?yīng)運而生。該項研究以北京航空航天大學(xué)和劍橋大學(xué)為主導(dǎo)，由帝國理工學(xué)院及浙江大學(xué)進行輔助，其中劍橋石墨烯中心在墨水制備方面發(fā)揮突出作用，浙江大學(xué)利用光電探測器評估新材料的性能。張夢老師擔(dān)任了團隊的共同通訊作者，并主要負(fù)責(zé)研究中激光器的設(shè)計。

在黑磷噴墨打印技術(shù)的研究中，張夢老師及其課題組通過精確控制墨水化學(xué)成分并平衡其相互競爭的流體效應(yīng)得到穩(wěn)定的黑磷墨水，該墨水能高質(zhì)量、高均勻性、高速地大規(guī)模打印新型功能性光電器件。采用該方法打印的黑磷應(yīng)用到激光器中用作超快光開關(guān)，將激光器的連續(xù)光輸出轉(zhuǎn)變?yōu)槌堂}沖序列，有利于該項技術(shù)在工業(yè)和醫(yī)療方面的推廣應(yīng)用。張夢老師表示：“相比于其它研究，我們使用打印黑磷設(shè)計的非線性光學(xué)器件顯著提升了運轉(zhuǎn)性能和穩(wěn)定性。”

張夢老師實驗室團隊合影

心得：他山之石以攻玉

張夢老師提出，團隊的強強聯(lián)合，是促成此次研究成功的關(guān)鍵因素。研究團隊的組建離不開學(xué)校所提供政策優(yōu)勢：建立國家級“高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智基地”、開展“青年拔尖人才支持計劃”與“卓越百人”人才引進計劃……諸多項目的推進，在北航與國內(nèi)外前沿團隊之間，搭建了一座技術(shù)合作的橋梁。如果沒有這支跨越國際團隊的組建，各自的研究技術(shù)無法互通，這項成果可能始終難以實現(xiàn)。

此外，張夢老師認(rèn)為北航建立的綜合學(xué)科交叉優(yōu)勢平臺，在推進科研時也發(fā)揮了重要作用。在本成果的研究中，為克服黑磷的不穩(wěn)定性，張夢老師結(jié)合材料成分與流體力學(xué)等多門學(xué)科入手，才將打印出的光電器件的性能改進至可以滿足激光器的穩(wěn)定輸出方式。

結(jié)語：

黑磷噴墨打印技術(shù)的改良，使得打印大規(guī)模光電器件和其他類石墨烯材料成為可能，它也將廣泛應(yīng)用于超快光學(xué)領(lǐng)域，為光譜探測和傳感技術(shù)提供支持。未來，張夢老師將繼續(xù)深入研究，以期此項技術(shù)能獲得更廣闊的應(yīng)用前景。我校也將繼續(xù)致力于聚焦國際學(xué)術(shù)前沿，孕育出更多的高水平交叉學(xué)科研究成果，為實現(xiàn)扎根中國大地的世界一流大學(xué)宏偉目標(biāo)匯聚不竭動力。

策劃/文案：張金星、金睿

英文編輯：李明珠

設(shè)計：王宸彥

技術(shù)：曹嘉輝

鳴謝：電子信息工程學(xué)院、張夢老師

編審：北航門戶網(wǎng)站總編總監(jiān)工作室

投稿：geoos@buaa.edu.cn