Uma tecnologia Microfluidic Modular para estudos sistemáticos de nanocristais semicondutores coloidal

O advento dos nanocristais semicondutores, particularmente pontos quânticos, tem levado a avanços significativos na pesquisa de materiais eletrônicos e fabricação. Por exemplo, exibe ponto quântico LEDs¹ já foram implementadas em comercialmente disponível “QLED”. Mais recentemente entre esta classe de semicondutores, perovskites têm suscitado interesse substancial e investigação para as tecnologias de PV de alta eficiência e baixo custo. Desde a primeira demonstração de um PV perovskita-baseado em 2009,² a eficiência de conversão de energia de laboratório-escala de células solares de perovskita-baseado tem aumentado a um ritmo inigualável por qualquer tecnologia PV na história. ^{3 , 4} além do interesse condução no PVs perovskita-baseado, uma variedade de métodos recentes descrevendo a síntese facile coloidal de perovskita nanocristais criou a oportunidade para o processamento de baixo custo, solução-fase de perovskita QDs em comercial eletrônica. ^{5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14}

O esforço no sentido de nanofabricação em grande escala de perovskita coloidal QDs, uma melhor compreensão fundamental das vias de crescimento de nanocrystal e um controlo efectivo das condições de reação devem primeiro ser desenvolvidos. No entanto, os estudos existentes destes processos tradicionalmente têm contado com abordagens baseadas em balão. Estratégias de síntese de lote apresentam uma variedade de limitações inerentes em termos de caracterização de materiais e produção, mas mais significativamente, técnicas baseadas em balão são altamente ineficientes no consumo de tempo e precursor de rastreio e demonstrar Propriedades de transferência de massa do tamanho-dependentes balão, que inibem a consistência de síntese. ¹⁵ para efetivamente estudar as vias de crescimento de nanocristais semicondutores coloidal através da grande variedade de procedimentos relatados sínteses e dentro do espaço amplo amostra relevantes, é necessária uma técnica de triagem mais eficiente. Nas últimas duas décadas, uma série de estratégias microfluidic foram desenvolvidos para estudos de nanocristais coloidal aproveitando o substancialmente menor consumo de químico, a acessibilidade dos métodos de seleção da elevado-produção e o potencial para um implementação de controle de processo em sistemas de síntese contínua. ^{12 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20}

Neste trabalho, relatamos a concepção e o desenvolvimento de uma plataforma automatizada microfluidic para os estudos de alta produtividade em situ de nanocristais semicondutores coloidal. Um romance traduzindo célula de fluxo, um projeto altamente modular e a integração dos reatores tubulares criação e conexões fluídico formar uma plataforma reconfigurável única e adaptável com aplicações diretas na descoberta, seleção e otimização de nanocristais coloidal. Capitalizando sobre a capacidade de translação de nossa técnica de deteção (ou seja, uma célula de fluxo de três portas), pela primeira vez, demonstramos que a dissociação sistemática das escalas de tempo de mistura e reação, melhorando simultaneamente a amostragem eficiência e coleção de taxas sobre abordagens de célula de fluxo estacionário tradicional. A utilização desta plataforma permite que a engenharia de alta produtividade e precisão banda-lacuna de sínteses de nanocrystal coloidal para estratégias de nanofabricação contínua.