近日，美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室（華盛頓特區(qū)）材料科學(xué)與技術(shù)部光學(xué)科學(xué)部的一個(gè)研究小組正在開發(fā)一種透明的發(fā)光材料。該材料是一種用來封裝量子點(diǎn)（QD）材料的巰基炔（Thiol-yne）納米復(fù)合聚合物。這項(xiàng)技術(shù)的潛在應(yīng)用包括柔性、可拉伸和防破碎的顯示器。

該團(tuán)隊(duì)最近發(fā)表了一篇關(guān)于該主題的報(bào)告，提為“通過熱固化或光聚合制備的光致發(fā)光量子點(diǎn)巰基炔納米復(fù)合材料”。

“實(shí)驗(yàn)證明，根據(jù)起始組分的選擇，使用巰基炔化學(xué)制備的聚合物可以呈現(xiàn)橡膠屬性、剛性、高折射率屬性、透明屬性，以及高溫下的穩(wěn)定性等。”此外，它們還可以通過摻入其他納米顆粒來改性。上述這些理想的材料屬性使得巰基炔聚合物材料在一些領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力，比如基于光致發(fā)光材料的各種應(yīng)用中。

目前這些研究的一個(gè)具體目標(biāo)就是驗(yàn)證將巰基炔化學(xué)制備的巰基炔聚合物用作QD載體的可行性。這里的可行性體現(xiàn)在，這種方案是否可以制作出這樣一種光致發(fā)光的QD巰基炔納米復(fù)合材料，以確保其QD的特征性發(fā)光不受聚合或淬滅影響。

在目前的工作中，研究人員合成了新的配體并將其用于各種直徑QD材料的官能化（在化學(xué)中，配體是通過配位鍵連接到特定金屬原子上的一種離子或分子。官能化是通過改變特定材料的表面化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)材料增加新功能、特征和能力的過程。）

將官能化的QD結(jié)合到巰基炔預(yù)聚物中所需的全部過程是將巰基炔預(yù)聚物添加到QD溶液中。這一過程在玻璃小瓶中進(jìn)行，然后劇烈攪拌幾秒鐘。此時(shí)，預(yù)聚物可以滴涂或旋涂在基材上或倒入模具中。然后通過紫外固化或熱固化工藝使材料聚合以制成QD巰基炔納米復(fù)合材料聚合物，下圖展示了這兩種可能的材料制造工藝。

在紫外固化期間，透明的納米復(fù)合材料會(huì)發(fā)出和QD尺寸相關(guān)的預(yù)期顏色的光。這證明，QD可以摻入到巰基炔聚合物材料中而不會(huì)顯著改變QD的發(fā)光顏色。研究人員還確認(rèn)了QD在整張聚合物材料中的分布均勻性，下圖說明了這些含QD的聚合物樣品的發(fā)光特性。

左側(cè)和中間：處于外環(huán)境條件下含有紅色QD的巰基炔聚合物材料樣品；右側(cè)：紫外光照射下的巰基炔聚合物材料樣品，圖中矩陣內(nèi)展示了紅色QD（1.5μm）。

在他們的文章中，研究人員得出結(jié)論，他們的發(fā)明“根據(jù)預(yù)聚物配方中使用的單體和/或摻入的QD，可制作出一種定制光學(xué)性質(zhì)的材料。”

他們還進(jìn)一步解釋，這種實(shí)現(xiàn)QD官能化和QD與巰基炔聚合物材料合成的方法是切實(shí)可行的，并在報(bào)告內(nèi)對(duì)另一類型QD和納米顆粒的合成制備進(jìn)行概述。

美國(guó)專利商標(biāo)局最近公布了海軍研究實(shí)驗(yàn)室基于該文章所描述技術(shù)提交的專利申請(qǐng)。該專利申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?6 / 153,357。他們與實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)轉(zhuǎn)讓辦公室TechLink合作，希望通過企業(yè)將這項(xiàng)政府資助的研究成果商業(yè)化。