KAIST、「電子眼」の室温3Dプリンティング技術を開発

November, 10, 2025, Daejeon--暗闇でも物体を認識できる「電子目」技術は一歩前進した。自動運転車のLiDARやスマートフォンの3D顔認識システム、ウェアラブルヘルスケア機器などのデバイスで「見る」部品として機能する赤外線センサは、次世代エレクトロニクスの基幹部品とされている。現在、KAISTの研究チームとその共同研究者は、任意の形状とサイズの小型赤外線センサを製造できる世界初の室温3Dプリンティング技術を開発した。

KAIST(Kwang Hyung Lee学長)は11月3日、機械工学科のJi Tae Kim教授率いる研究チームが、高麗大学のSoong Ju Oh教授、香港大学のTianshuo Zhao教授と共同で、10µｍ未満の超小型赤外線センサを室温でカスタマイズされた形状とサイズで製造できる3Dプリンティング技術の開発を発表した。

赤外線センサは、目に見えない赤外線信号を電気信号に変換し、ロボットビジョンなどの未来の電子技術を実現するために不可欠なコンポーネントとして機能する。したがって、小型化、軽量化、柔軟なフォームファクタ設計がますます重要になっている。

従来の半導体製造プロセスは大量生産には適していなかった。これは、急速に変化する技術要求への柔軟な適応に苦労していた。また、高温処理も必要で、材料の選択肢が限られ、大量のエネルギーが消費された。

これらの課題を克服するために、研究チームは、液晶ナノ結晶インクの形で金属、半導体、絶縁体材料を使用し、それらを単一のプリンティングプラットフォーム内に層ごとに積層する超精密3Dプリンティングプロセスを開発した。

この方法により、赤外線センサのコアコンポーネントを室温で直接製造できるため、様々な形状やサイズのカスタマイズされた小型センサの実現が可能になる。

特に、ナノ粒子表面の絶縁分子を導電性分子に置き換える「リガンド交換」プロセスを適用することで、高温アニーリングを必要とせずに優れた電気的性能を実現した。

その結果、人間の髪の毛の太さの10分の1以下(10µｍ未満)の超小型赤外線センサの作製に成功した。

Ji Tae Kim教授は、「開発された3Dプリンティング技術は、赤外線センサの小型化と軽量化を進めるだけでなく、以前は想像もできなかった革新的な新しいフォームファクター製品を生み出す道を開くものである。さらに、このアプローチは、高温プロセスに伴う大量のエネルギー消費を削減することで、生産コストを削減し、環境に優しい製造を可能にし、赤外線センサ産業の持続可能な発展に貢献する」とコメントしている。

研究成果は、2025年10月16日にNature CommunicationsにLigand-exchange-assisted printing of colloidal nanocrystals to enabling all-printed sub-micron optoelectronics」(DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-64596-4)と題してオンライン掲載された。