Een modulaire Microfluidic technologie voor systematische Studies van colloïdale Semiconductor nanokristallen

De komst van halfgeleider nanokristallen, met name quantumdots, heeft gedreven aanzienlijke vooruitgang in elektronische materialen onderzoek en productie. Quantum dot LEDs¹ , al zijn doorgevoerd in de handel verkrijgbare “QLED” wordt bijvoorbeeld weergegeven. Meer recentelijk onder deze klasse van halfgeleiders, perovskites aanleiding hebben gegeven tot aanzienlijke belangstelling en onderzoek naar hoogrenderende en goedkope PV technologieën. Sinds de eerste demonstratie van een PV perovskiet gebaseerde in 2009,² het omzettingsrendement van lab-schaal macht van zonnecellen perovskiet gebaseerde toegenomen tempo door een ongeëvenaarde door alle PV-technologie in de geschiedenis. ^{3 , 4} naast de drijvende belangstelling perovskiet gebaseerde PVs, een verscheidenheid van recente methoden met een beschrijving van de facile colloïdale synthese van perovskiet nanokristallen hebben de gelegenheid geschapen voor goedkope, oplossing-fase verwerking van perovskiet QDs in commerciële elektronica. ^{5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14}

In het streven naar grootschalige nanoproductie van colloïdale perovskiet QDs, een beter fundamenteel begrip van de nanocrystal groei trajecten en een effectieve controle van de reactie voorwaarden moeten eerst worden ontwikkeld. Echter hebben traditioneel bestaande studies van deze processen vertrouwd op flask gebaseerde benaderingen. Batch synthese strategieën presenteren een aantal inherente beperkingen in termen van materiële karakterisering en productie, maar het belangrijkst is, kolf gebaseerde technieken zijn uiterst inefficiënt bij bevolkingsonderzoek tijd en voorloper consumptie, en tonen kolf massaoverdracht grootte-afhankelijke eigenschappen die de synthese consistentie remmen. ¹⁵ effectief studeren de trajecten van de groei van colloïdale halfgeleider nanokristallen over de grote verscheidenheid van gerapporteerde syntheses procedures en binnen de brede relevante monster-ruimte, een meer efficiënte techniek van de screening is vereist. In de afgelopen twee decennia, een reeks microfluidic strategieën hebben ontwikkeld voor studies van colloïdale nanokristallen leveraging de aanzienlijk lagere chemische consumptie, de toegankelijkheid van high-throughput screeningmethoden en het potentieel voor een proces controle uitvoering in continue synthese systemen. ^{12 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20}

In dit werk rapporteren we het ontwerp en de ontwikkeling van een geautomatiseerd microfluidic-platform voor de high-throughput in situ studies van colloïdale halfgeleider nanokristallen. Een roman vertalen stroom cel, een zeer modulair ontwerp en de integratie van off-the-shelf buisvormige reactoren en fluidic verbindingen vormen een unieke en flexibele herconfigureerbare platform met directe toepassingen in de ontdekking, screening en optimalisatie van colloïdale nanokristallen. Inspelend op het translationeel vermogen van onze detectie-techniek (dat wil zeggen, een drie-poort stroom cel) voor de eerste keer, wij laten zien dat de systematische ontkoppeling van mengen en reactie tijdschalen, terwijl het tegelijkertijd het verbeteren van de bemonstering efficiëntie en collectie tarieven over traditionele stationaire flow cel benaderingen. Het gebruik van dit platform kan de hoge gegevensdoorvoer en nauwkeurige band-gap engineering van colloïdale nanocrystal syntheses richting continu nanoproductie strategieën.