OEA丨三维塑光：YAG_Ce3+三维发光微结构的先进制备与精准构筑

　　OEA丨三维塑光：YAG_Ce3+三维发光微结构的先进制备与精准构筑。

　　 Opto-Electronic Advances论文推荐立陶宛维尔纽斯大学研究团队开发了一种将化学合成与先进激光3D纳米打印技术相结合的新型制造方法。采用溶胶–凝胶法制备含有金属前驱体的光敏树脂，利用多光子激光光刻技术对树脂进行成型，最终得到单相、坚固且高精度的三维材料，并且能够高效发光。

　　文章 Virk?tis R, Merkininkait? G, Harnik A et al. Luminescent YAG:Ce3+ 3D micro- structures v i a mult i-photon l aser lit h ography. Opto-Electron A dv 9, 250338 (2026).作者： Robertas V irk?tis, Greta Merkin ink ait ?*, Artūr Harnik, Ugn? ūsait ?, Dominyk as

　　 Dap?ys, Arturo Susarrey-Arce, Simas ? akirzanovas, Mangirdas Malinausk as*

　　 *通信作者

　　研究背景

　　从智能手机和LED照明，到医疗传感器与航天设备，现代科技的发展高度依赖能够高效发射和调控光的功能材料。其中应用最为广泛的材料之一是陶瓷发光材料，即掺杂了铈离子（Ce3?) 的钇铝石榴石（YAG）。该材料能够产生明亮的黄色光，因而被广泛应用于白光LED和激光照明系统。尽管其已能够以粉体、涂层等传统形态实现成熟应用，但如何将其高精度加工为尺寸微小、几何形貌复杂的三维（3D）结构，仍面临显著的技术挑战。

　　本文亮点

　　为了应对这一挑战，立陶宛维尔纽斯大学研究团队开发了一种将化学合成与先进激光3D纳米打印技术相结合的新型制造方法。首先，采用溶胶–凝胶法制备含有金属前驱体的光敏树脂。然后，利用多光子激光光刻技术对树脂进行成型。聚焦激光在材料内部聚合所需的三维结构，仅固化光强最高的区域，从而实现极其精细的结构。打印完成后，将所得结构经过多阶段的精细加热，以去除有机成分，并将材料转化为致密的结晶化陶瓷，即使其体积缩小，也能保持原有的形状。最终得到单相、坚固且高精度的三维材料，并且能够高效发光。

　　该工作以 Luminescent YAG:Ce3? 3D micro-structures via multi-photon laser lithography为题发表在Opto-Electronic Advances 2026年第8期。

　　图1 YAG:Ce3?三维微结构制备与表征过程示意图。首先配制不同Ce3?掺杂浓度（0–5 mol%）的光敏树脂，随后采用MP3 DL工艺对其进行三维结构化，并依次经过显影与热解处理，最终获得具有结晶性、单一晶相和发光性能的YAG:Ce3?三维微结构。所得微结构在450 nm激发下，于558 nm处呈现出典型的Ce3?特征发射峰，证明了单相立方YAG:Ce3?三维微结构的成功制备及其良好的发光性能

　　该技术尤其适用于下一代光子和光电子器件的开发。其包括用于先进显示器的微型光源、用于环境或生物医学监测的小型传感器、用于引导和操控光线的集成光路，以及用于控制电信号的电子电路。此外，该技术还可应用于激光照明系统、用于辐射探测的微型闪烁体，甚至用于航天技术的微型化组件。而在这些应用中，材料必须能够承受极端条件。

　　从社会效益与应用价值来看，能够精确制备三维发光材料，尤其是单相晶态YAG:Ce3? ,而非早期研究中常见的非晶态或多相材料，有望推动能效更高、更可靠光电器件的发展。单一晶相材料可确保更稳定、更高效的发光，这对于高性能应用至关重要。例如，改进的LED和激光技术可以降低照明和显示领域的能耗，而小型传感器则可增强医疗诊断或环境监测能力。此外，将此类高质量材料直接集成到微型器件中，可以简化制造工艺，并随着时间的推移降低成本。

　　展望未来，该研究下一步旨在提高精度，探索更多发光材料，并将多种光学功能集成到单个结构中。此外，研究人员还将致力于扩大生产规模，使得该方法适用于工业应用。

　　总之，该研究成果标志着3D打印微光子学向未来迈出的重要一步，该技术能够直接在微尺度上制造发光和光控元件。这有望彻底改变光学器件的设计和制造方式，在众多领域中为更智能、更紧凑、更高效的技术铺平道路。

　　研究团队简介

　　该研究由 Mangirdas Malinausk as教授领导的激光纳米光子学研究组（包括组员 Artūr Harnik 、 Dominykas Dap?ys），与Simas ? akirzanovas 教授领导的材料科学研究组（包括组员Greta Merkin ink ait ?博士、 Robertas V irk?tis 、 Ugn? ūsait ?) 共同开展。上述两个研究组均隶属于维尔纽斯大学，并与特文特大学的介观化学系统研究组（Arturo Susarrey-Arce博士）展开合作。

　　这项研究体现了各团队之间成熟而高效的跨学科协作，充分整合了激光微纳加工、材料科学及先进表征技术等方面的互补优势。维尔纽斯大学激光纳米光子学研究组凭借其在超快激光加工与多光子三维光刻领域的长期研究积累，在国际上享有较高声誉。该研究组主要负责激光微纳制造，运用先进的多光子聚合技术，以亚衍射分辨率制造高精度的微纳尺度三维结构。与此同时，维尔纽斯大学材料科学研究组在合成新型功能材料、晶相转化为以及对其进行全面表征方面拥有丰富的经验。在此次合作中，该研究组负责设计和制备针对激光加工及其后续结构演变进行优化的定制材料体系。特文特大学的贡献主要集中于先进表征技术，尤其擅长分析复杂的三维结构。其研究工作对所制造材料的结构、元素和材料特性进行了详细的评估。这种跨学科合作构建了一套完整而连贯的研究流程，涵盖材料设计与合成、高分辨率激光制造、深入表征等，从而为面向光子学、电子学和生物医学应用的新一代微纳结构功能材料的开发提供了有力支撑。