新闻网讯 1月12日，Nature旗下国际光学顶尖期刊Light: Science & Applications刊发机械学院、智能制造装备与技术全国重点实验室黄永安教授团队在激光转印领域最新成果，题为“Gradient-graphene-enabled directional photothermal regulation for self-aligned laser transfer printing（基于梯度石墨烯定向光热调控策略的自对准激光转印技术）”。该研究创新性地提出并实现了一种基于“热导率梯度碳层”的自对准激光转印技术（Self-aligned Laser Transfer, SALT），攻克了传统激光转印技术的光斑与芯片的对准偏差导致芯片转移误差的难题，为阵列化微纳器件异质集成提供了全新的解决方案。机械学院2021级博士生盖梦欣为论文第一作者，黄永安教授和南京理工大学卞敬副教授为共同通讯作者。机械学院2023届博士毕业生陈福荣，2025届硕士毕业生刘磊，2024级博士生肖宏，2024级硕士生罗渝，2023级硕士生马宇行、黄欣程等参与研究。

将数以百万计的微型芯片（如MicroLED、传感器阵列等）精准、高效地集成到柔性或非平面基底上，是未来显示、可穿戴设备及生物电子等领域的制造基石。激光辅助转移技术因其非接触、高效率的特性被视为理想方案，但其产业化一直受限于一个根本性瓶颈：在高速扫描过程中，激光光斑难以与微米级芯片实现完美对准，微小的照射偏差就会导致芯片释放不同步、轨迹偏移，严重影响良率与精度。

面对这一挑战，研究团队另辟蹊径，将调控对象由传统的“入射光场”转向光热转换后的“热场”。团队不再追求激光与芯片的绝对对准，而是通过赋予转印印章“智能纠偏”能力，研发了自对准激光转印技术（SALT）。该技术在印章中巧妙地引入了“热导率梯度石墨烯”，利用材料的梯度导热特性实现了光热的“自动匀化”。具体而言，热梯度石墨烯通过准分子激光诱导聚合物限域改性制备（上层高导热石墨烯，下层低导热无定形碳），利用碳同素异构体热导率上的跨量级差异，构建了定向热传导路径，将非均匀光场输入转化为均匀温度场输出。当激光照射时，上层高导热石墨烯从无定形碳中将大部分热量（80%）吸收并快速横向扩散，通过“疏堵结合”的机制实现热量“自动找平”。

该技术的特点在于：高精度与高容错：在激光光斑偏移量达到芯片尺寸30%的严苛条件下，转移精度仍可保持在5 µm以内，对工艺波动的容忍度相比传统方法提升约6倍。高效可编程选择性：通过调控梯度石墨烯碳层的“灰度”（即红外吸收率），无需为每个芯片规划复杂的激光路径，即可利用单次全域激光扫描实现特定芯片的批量选择性释放，提升了操作的灵活性与效率。强大的兼容性与扩展性：该技术成功实现了从100 µm到1mm跨尺度、异形芯片在无粘性基底上的精准集成。此外，研究团队通过多次选择性转印，成功组装了可编程点亮的全彩柔性MicroLED微型显示器件，验证了SALT在柔性显示领域中的应用潜力。

该研究不仅实现了微芯片高效、高精度转印集成效果，更发展了一种普适性的自对准策略，通过在能量传递路径中引入智能梯度材料进行本征调控，为微电子器件的大规模、高良率制造提供了全新的技术路径，有望实现在柔性显示、生物电子、柔性可穿戴电子设备等诸多前沿领域应用。

相关工作得到了国家自然科学基金青年科学基金项目、面上项目以及湖北省中央引导地方发展专项的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-025-02170-9