鑭系發光金屬有機框架(LnMOF)材料是金屬有機框架(MOF)材料中的重要一類，它充分結合了鑭系金屬離子優異的發光性能和MOF多樣的結構特性，廣泛應用于傳感、光學防偽等領域，促進了固體發光材料的發展。LnMOF材料復雜的多尺度集成在大規模光學平臺的構建中是必不可少的，但往往受到其粉末狀性質和傳統加工技術的限制。納米材料和3D打印(即增材制造)技術的結合可以制造出多尺度復雜的功能性結構，盡管目前研究人員針對MOF的組裝開展了大量的研究工作，如何實現LnMOF材料的宏觀與可控組裝仍是一個挑戰。
基于此，武培怡教授團隊報道了一種通過對3D打印結構后處理的簡便方法，實現了LnMOF材料的可控3D組裝。3D打印的墨水是由有機配體與流變改性劑海藻酸鈉組成的，配體與海藻酸鈉間的多重氫鍵相互作用使得墨水具有可調的流變性能以及合適的粘彈性，3D打印出的結構呈現亞毫米級的分辨率和高形狀保真度。隨后，將含有機配體的3D打印結構浸泡在相應的鑭系金屬離子溶液中，LnMOF可以快速地原位生長，從而形成宏觀的組裝體。浸泡的過程同時實現了鑭系離子與配體的配位以及與海藻酸鈉的螯合，在原位生成LnMOF的同時增強了3D組裝體的力學性能。此外，通過調控浸泡的鑭系金屬離子種類以及配比，能夠輕松實現可調色發光；通過3D結構設計，能對發光色進行編程，在檢測、光學防偽等領域具有潛在應用。
圖1. 3D打印LnMOF材料的流程示意圖以及打印出的具有亞毫米級分辨率和高形狀保真度的結構(scale bar: 5 mm)。
圖2. 通過浸泡不同比例的鑭系金屬離子(Eu3+和Tb3+)，實現可調色發光(scale bar: 1cm)。
相關工作近期以“Controlled Assembly of Luminescent Lanthanide-Organic Frameworks via Post-Treatment of 3D-Printed Objects”為題發表在國內重要期刊《Nano-Micro Letters》上。該項研究得到了國家自然科學基金重點項目(51733003)的資助和支持。文章第一作者是復旦大學博士生黃佳惠，通訊作者為武培怡教授。
全文鏈接：
https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-020-00543-w?wt_mc=Internal.Event.1.SEM.ArticleAuthorIncrementalIssue&utm_source=ArticleAuthorIncrementalIssue&utm_medium=email&utm_content=AA_en_06082018&ArticleAuthorIncrementalIssue_20201102
