近日，英国诺丁汉大学成功得利用了喷墨打印技术制作了将光转化为电的储能器件。研究表明，利用喷墨打印技术可以喷射包含微小的2D颗粒（例如石墨烯）的油墨，制作复杂的功能性结构。
通过量子力学建模分析，研究人员还研究了电子如何在2D材料层中运动，从而了解如何改善打印工艺，提升器件性能。诺丁汉大学物理与天文学学院院长Mark Fromhold教授说: “通过将量子物理学中的基本概念与最新技术结合在一起，我们已经证明了如何通过印刷厚度仅为几个原子但是宽为几厘米的，用于控制光和电的复杂薄膜器件。
石墨烯最早是在2004年被发现，通常被称为“超级材料”， 具有很多独特的物理化学特性，例如比钢材更坚固，具有更好的柔韧性以及非常优秀的导电性能。石墨烯这样的二维材料通常是通过剥落单层碳原子（排列在平板中）制成的，然后将其排列成特殊的结构。然而，制作原子层并将其排列来合成复杂的，类似三明治的材料一直是具有极高的挑战性。 自从石墨烯被发现至今，涉及石墨烯的专利数量呈指数增长。
根据量子力学原理， 电子在材料中表现波的行为。我们发现二维材料中的电子沿着复杂的轨迹在不同纳米颗粒中跳跃，就像青蛙在池塘表面的荷叶间跳跃”。电子的穿隧（Tunneling）效应和跃迁(Hopping)效应是半导体材料中常见的导电行为，下图为某OLED器件结构中两种电子移动行为。
为了实现石墨烯的量产应用，充分利用其优秀的技术特性，产业界亟需可量产的生产工艺。诺丁汉大学的研究表明，使用油墨进行增材制造（或3D打印）是一种有非常有效的解决方案，油墨中悬浮着微小的石墨烯薄片（数十亿分之一米）。通过先进的3D增材制造技术来制造器件，同时表征器件性能，建立相关的量子力学模型，该团队证明了喷墨打印的石墨烯在导电性能上优于单层石墨烯，更适合做半导体器件中的导电材料。
“尽管有人已经证明过二位石墨烯的打印，但这是第一次有人尝试去解析电子的在石墨烯中的移动行为。我们的研究成果可以用于很多石墨烯或者很多其他的二维材料的印刷工艺的开发，制作下一代功能性的光电器件，例如大尺寸的高效太阳能电池，可穿戴器件等，” 来自增材制造中心（Center for Additive Manufacturing）的Lyudmila Turyanska博士这样说道。
