Un modulare tecnologia microfluidica per studi sistematici di nanocristalli semiconduttori colloidali

L’avvento di nanocristalli semiconduttori, in particolare punti quantici, ha portato significativi avanzamenti nella ricerca di materiali elettronici e produzione. Ad esempio, Visualizza punto quantico LED¹ sono già state attuate in commercialmente disponibile “QLED”. Più recentemente tra questa classe di semiconduttori, perovskiti hanno suscitato notevole interesse e la ricerca verso tecnologie fotovoltaiche ad alta efficienza e basso costo. Dalla prima dimostrazione di un PV basati su perovskite nel 2009,² l’efficienza di conversione di potenza su scala di laboratorio di celle solari a base di perovskite è aumentato ad un tasso senza paragoni con qualsiasi tecnologia PV nella storia. ^{3 , 4} oltre all’interesse Guida basati su perovskite PVs, una varietà di metodi recenti che descrivono la sintesi colloidale facile di nanocristalli di perovskite hanno creato l’opportunità per l’elaborazione di basso costo, soluzione-fase di perovskite QD in elettronica commerciale. ^{5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14}

Nello sforzo verso la nanofabbricazione su larga scala di perovskite colloidale QD, una migliore comprensione fondamentale delle vie nanocrystal crescita e un efficace controllo delle condizioni di reazione deve essere sviluppati. Tuttavia, gli studi esistenti di questi processi hanno tradizionalmente su approcci basati sulla boccetta. Strategie di sintesi di batch presentano una varietà di limitazioni intrinseche in termini di produzione e caratterizzazione di materiali, ma più significativamente, tecniche basate sulla boccetta sono altamente inefficienti nel consumo di tempo e precursore di screening e dimostrare Proprietà di trasferimento di massa dipendente dalla dimensione di boccetta, che inibiscono la consistenza di sintesi. ¹⁵ per studiare efficacemente le vie di crescita dei nanocristalli semiconduttori colloidali in tutta la grande varietà delle procedure di sintesi segnalati e all’interno dello spazio ampio campione, è necessaria una tecnica di screening più efficiente. Negli ultimi due decenni, una gamma di strategie di microfluidica sono stati sviluppati per gli studi di nanocristalli colloidali sfruttando il consumo di sostanze chimiche sostanzialmente più basso, l’accessibilità dei metodi di high throughput screening e il potenziale per un implementazione del controllo di processo nei sistemi di sintesi continua. ^{12 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20}

In questo lavoro, segnaliamo la progettazione e sviluppo di una piattaforma automatizzata microfluidici per gli studi di alto-rendimento in situ di nanocristalli semiconduttori colloidali. Un romanzo tradurre cella di flusso, un design altamente modulare e l’integrazione di reattori tubolari disponibili in commercio e fluidiche connessioni formano una piattaforma unica e adattabile riconfigurabile con applicazioni dirette la scoperta, lo screening e l’ottimizzazione di nanocristalli colloidali. Sfruttando la capacità traslazionale della nostra tecnica di rilevazione (cioè, una cella di flusso tre porte), per la prima volta, dimostriamo che il disaccoppiamento sistematica dei tempi di miscelazione e reazione, migliorando allo stesso tempo il campionamento tassi di efficienza e raccolta negli approcci di cella di flusso stazionario tradizionale. L’utilizzo di questa piattaforma consente l’ingegneria di alto-rendimento e preciso band-gap di sintesi di nanocristalli colloidali verso strategie di nanofabbricazione continuo.