What is it about?
双光子聚合技术能够打印出微米乃至纳米级别的精细三维结构，但传统树脂中永久残留的有机光引发剂往往会拖累打印件的力学性能。我们设计了一类新型配体修饰纳米团簇，它在打印前充当光引发剂，聚合后又能作为增强填料，一箭双雕。通过在团簇表面接上兼具反应性和光敏性的配体分子，我们实现了22.45 GM的双光子吸收增强效应，说明团簇内核与配体之间产生了协同的光能转换。这种纳米团簇在树脂中分散稳定，能支持141纳米高精度打印。由于团簇与聚合物基体之间形成了牢固的共价键界面，打印出的微结构在刚度和强度上分别提升了75%和105%。这种配体工程策略不局限于光引发和增强，未来有望为高性能微机械器件的制造开辟更多可能。
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Why is it important?
传统TPP光刻胶为了追求极高的打印分辨率，往往采用有机小分子体系，这使得打印出的微结构在力学上较为脆弱，难以在需要承受载荷或抵抗形变的场景（如微型机器人、微光学支架、生物植入器件）中稳定服役。向树脂中掺入无机填料是宏观3D打印中增韧增强的成熟手段，但当填料尺寸被压缩到纳米尺度后，传统的“增强”策略在TPP中频频失效——无机纳米粒子极易团聚、残留的光引发剂小分子持续劣化基体、有机-无机两相界面结合薄弱，这些都让力学增强效果大打折扣，甚至得不偿失。 本工作则提供了一套系统且有效的解决方案。研究者巧妙地设计了一种配体工程化纳米团簇，它本身兼具光敏性和可聚合性：在打印阶段，团簇充当高效的双光子光引发剂（吸收截面达22.45 GM），驱动聚合反应；在固化后，团簇通过共价键牢牢锚定在聚合物网络中，成为真正的“增强相”。这一策略同时解决了“谁来引发”和“谁来增强”两个问题，且避免了传统引发剂残留对力学的劣化效应。 最终，这种新型光刻胶在不牺牲分辨率（可达141 nm）的前提下，实现了刚度提升75%、强度提升105%的显著力学增益。更为重要的是，这种配体工程思路具有普适性和拓展性，它不再局限于“光敏”与“力学”这两个维度，未来有望将导电、发光、磁性等多种功能通过同样的方式“写入”微纳结构，真正打开TPP技术在功能微器件领域的大门。
Perspectives
这项工作的核心价值在于提出了一个非常巧妙的设计思路：“引发剂-单体-功能体”的一体化，这打破了传统TPP光刻胶各组分各司其职、但彼此掣肘的固有模式。 传统光刻胶中，光引发剂、单体和功能填料是分离的，这种“各管一摊”的体系在宏观尺度没问题，但到了微纳尺度就暴露了很多问题：引发剂残留劣化力学性能、填料分散不均、界面结合薄弱等等。而这项工作通过配体工程，把“引发”和“增强”这两种看似不相关的功能集成到了同一个纳米团簇上——这个团簇既能吸收双光子能量启动聚合，又能通过共价键网络成为力学增强的支点。 这个思路的潜力远不止于光敏和力学两个维度。既然可以在团簇表面接上光敏配体和聚合配体，那原则上也可以接上其他功能性配体——比如荧光分子、手性分子、导电基团、生物活性分子等。这意味着这种配体工程策略有望发展成一个通用的平台技术，将“功能”直接写入光刻胶的分子层面，而不是依赖后处理或二次修饰。
Research Associate Zhi-Yuan Ma (马致远)
Yongjiang Laboratory
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This page is a summary of: Ligand‐Engineered Nanoclusters as Photoinitiator and Mechanical Reinforcement for Two‐Photon Polymerization, Advanced Functional Materials, May 2026, Wiley,
DOI: 10.1002/adfm.76231.
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