Name: Una tecnología de microfluidos Modular para estudios sistemáticos de nanocristales de Semiconductor coloidal (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-10T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 58 s
Description: Aprende a ensamblar una plataforma microfluídica de alto rendimiento para estudiar nanocristales semiconductores coloidales. Este sistema permite obtener espectros de absorción y emisión con mayor eficiencia y menor consumo químico que los métodos tradicionales.

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Los autores reconocen con agradecimiento el apoyo financiero proporcionado por la Universidad de estado de Carolina del norte. Milad Abolhasani y Robert W. Epps agradece el apoyo financiero de la concesión de la iniciativa de oportunidades de investigación UNC (UNC-ROI).

1. reactor Asamblea
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57666/57666fig1.jpg"> Figura 1 . Ilustración paso a paso de un proceso de ensamblaje de la plataforma muestra. Los paneles se muestra una ilustración paso a paso de un proceso de montaje de plataforma muestra detallando (i) la disposición inicial de la etapa de la traducción y titulares de puestos óptico sobre el pan de montaje amplio, (ii) el montaje del tubo del precursor etapa de montaje y el flujo celular en mensajes ópticos, (iii) la sujeción de la tubería de microfluidos hasta el cruce de Cruz personalizado que está debajo de transparencia para revelar vías de flujo, (iv) el aseguramiento de la tubería del precursor mientras simultáneamente coloca la primera unidad de muestreo, (v) la posterior conexión de unidades de muestreo adicionales con el tubo del reactor a través de cada módulo, unidades de extensión (vi) la vía de la tubería del reactor y (vii) la obtención de la unidad de muestreo final para apoyar la estructura y mensajes ópticos. <a href="/files/ftp_upload/57666/57666fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
Nota: Debido a la amplia variedad de configuraciones posibles, el proceso exacto de la plataforma de microfluidos puede variar; sin embargo, los métodos generales son los mismos para todos los arreglos. Detallada a continuación y en la figura 1 es el proceso de montaje de plataforma para un formato de dos precursores de flujo polifásico con una sola extensión después del puerto de 14 muestreo demayo .
<ol><li>Garantizar la etapa de la traducción y después los titulares de la placa óptica. Conecte el cruce montaje fase y flujo de la célula a los postes y sujételos a la plataforma.</li>
	<li>Cable de la tubería del reactor y precursor de las líneas de alimentación hasta el cruce de Cruz personalizado y alimentar la tubería a través de los canales en el escenario levantado. Asegurar que cada segmento de la tubería se corta a una longitud que puede alcanzar cómodamente el frasco jeringa respectiva bomba o colección.</li>
	<li>Conecte la primera unidad de puerto de muestreo a la etapa de empalme y fije la tapa de la línea de precursor para la etapa de montaje, asegurando todos los componentes tubulares y la primera unidad de muestreo en el lugar.</li>
	<li>Agregar unidades adicionales reactor modular ejecutando el tubo del reactor a través del componente deseado y los segmentos de conexión con el resto de la estructura montada. Construir las unidades desde el cruce hasta la longitud deseada y se obtiene el arreglo. Nota: La tubería del reactor debe caber firmemente en cada unidad. Deformaciones en la tubería (estiramiento, prensa, etc.) afectan significativamente la fuerza de la señal óptica.</li>
	<li>Fijar la estructura de apoyo a la salida del último segmento de muestreo y garantizar el apoyo a los postes ópticos conectado a la placa.</li>
	<li>Conecte las líneas de alimentación del sistema de flujo para las bombas de jeringa controlada por ordenador y alimentación de la salida del reactor en un frasco de colección (~ 12 psig) presión de nitrógeno gas.</li>
	<li>Conectar 3 cuerdas de remiendo ópticas de fibra a los puertos de la célula de 3 flujo y coloque los extremos opuestos en el espectrómetro, el LED y la fuente de luz halógeno de deuterio (DH) respectivamente. Asegúrese que los cables son capaces de moverse suavemente con toda la longitud de la etapa de traducción y sin cualquier tensión innecesaria en su conexión con la celda de flujo para completar el montaje de la plataforma (como se muestra en la figura 2).</li>
</ol>2. precursor preparación
Nota: La reacción de sistema puede aplicarse a la síntesis de varios nanocristales de semiconductor coloidal; sin embargo, con el fin de la plataforma de desarrollo y validación, una síntesis de Perovskita CsPbBr3 , adaptado de Wei et al. 6 para análisis de flujo, fue utilizado como una estudio de caso de la reacción. El proceso de preparación del precursor se detalla a continuación.
<ol><li>Preparar 15 mL de precursor de bromuro de 0,013 M combinando 109 mg de bromuro de tetraoctylammonium, 1 mL de ácido oleico y 14 mL de tolueno en un frasco sellado de 20 mL.</li>
	<li>Revolver la mezcla vigorosamente a temperatura ambiente hasta obtener una solución clara.</li>
	<li>Preparar 48 mL de 0,0021 M cesio-plomo precursor por primera combinación de 0,6 mmol de hidróxido de cesio, 0,6 mmol de óxido de plomo (II) y 3 mL de ácido oleico en un frasco de 8 mL sellado con un tabique.<ol>
<li>Perforar el tabique con una aguja de ventilación y calentar la solución a 160 ° C en baño de aceite y revuelve vigorosamente hasta que se forme clara solución (aproximadamente 15 minutos).</li>
		<li>Mover el vial y la aguja a un horno y calentar a 120 ° C durante 1 hora, luego retire la aguja de ventilación y permita que la solución se enfríe a temperatura ambiente en aire libre.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Añadir 0,5 mL de la mezcla de cesio-plomo de alta concentración a 47,5 mL de tolueno en un frasco sellado de 50 mL y agitar vigorosamente.</li>
	<li>Cargar el precursor de bromuro y diluir el precursor del cesio-plomo en sus respectivas jeringas y comenzar el proceso de caracterización automatizada por fluir juntos los dos precursores en las condiciones deseadas (ver paso 3). Nota: Para los experimentos detallados bajo Representante resultados, ratios de inyección volumétrica de 6.4:1 de cesio-a bromuro y 1:1 de la fase de portador de gas a líquido neto se utilizaron en variable caudal total.</li>
</ol>3. interfaz de operación
Nota: La totalidad de la recolección de datos se lleva a cabo a través de la plataforma automatizada de reacción después de que el usuario especifica una serie de condiciones de flujo a ser probado. A continuación se detallan los procedimientos generales para el funcionamiento de la interfaz de usuario durante este periodo inicial de entrada.
<ol><li>Abra el software de operación automatizada para ver el panel frontal de la interfaz de usuario (se muestra en la figura 3).</li>
	<li>Moverse al panel de configuración del espectrómetro y comenzar a llenar todas las entradas.<ol>
<li>Pegar la ruta del archivo de datos deseados guardar la carpeta en el cuadro raíz de archivo de datos .</li>
		<li>En Espectrómetro de VISA, seleccione la dirección de conexión USB para del espectrómetro. Si no se conoce la dirección de la USB de espectrómetro, identificar su ubicación a través de la página de Administrador de dispositivos de escritorio.</li>
		<li>Seleccione el tiempo de integración, el número de espectros promedio por muestray el número de espectros para salvar al estado de absorción (Abs) y fluorescencia (gripe). En el caso de la síntesis detallada en el paso 2, establecer un tiempo de integración de 12 ms para la absorción y 4 ms para la fluorescencia promedió más de 10 espectros.</li>
		<li>Si caracterizar el flujo monofásico, pasemos al siguiente paso, dejándolo multifase . Si caracterizar el flujo multifásico, seleccione el botón de multifase y establecer la longitud mínima de la muestra que aproximadamente 2 oscilaciones completas de gas-líquido pueden pasar el punto de muestreo. Continuación, asigne el número de muestras a tomar dentro de esa ventana de muestreo. Nota: La resolución temporal de muestreo dentro de una fase de múltiples flujo puede verse limitado por la configuración del espectrómetro y ajustes pueden ser necesaria si se busca una mayor resolución.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Moverse al panel de configuración de la bomba y comenzar a llenar todas las entradas.<ol>
<li>COM de 1 jeringa, jeringa 2 COM, y COM bomba Dual, asignar las direcciones de comunicación USB a todas las bombas. Ver paso 3.2.2 para el proceso de identificación de dirección.</li>
		<li>Establecer el diámetro interior de la jeringa, que se puede encontrar en la interfaz de la bomba o en los manuales de la jeringa, de todas las jeringas en el uso. Para configuraciones de no aplicación de todas las jeringas, dejar los diámetros jeringa extraños en los valores por defecto.</li>
		<li>Si recogida de espectros de referencia de absorción, identificar una solución aceptable en blanco, cargar en una jeringa adjunta y establecer la respectiva jeringa a una velocidad moderada (aproximadamente 300 μL/min) en el respectivo cuadro de flujo Ref .</li>
	</ol>
</li>
	<li>Moverse al panel de configuración del sistema y comenzar a llenar todas las entradas.<ol>
<li>Si los lugares de la etapa se han optimizado y se mostrarán correctamente en posiciones de la etapa, seleccione el botón de posición anterior y pasar al siguiente paso. Si no se han optimizado las ubicaciones del escenario, asigne un tamaño de ventana de posición de fase y vincular las posiciones de etapa aproximada (dentro de la gama de posición) utilizando un vector de CSV y el cuadro ruta de archivo . Deje el cuadro de incremento de fase de 0,5 mm y el cuadro de Inicio pasa a 8.</li>
		<li>Calcular el volumen del segmento del reactor del centro de la ensambladura para el puerto de muestreo final y que el valor de la entrada en la caja de volumen del sistema . Dejar el tiempo de equilibrio mínimo en 10 s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Vuelva a verificar la exactitud de todas las entradas y seleccione el botón Ejecutar en la parte superior izquierdo de la interfaz. Nota: Entradas en el panel frontal no pueden ser cambiados una vez el software ha iniciado su operación.</li>
	<li>En la ventana Guardar espectros de referencia , seleccione sí si se guardarán los espectros de referencia o No si ellos no lo harán.</li>
	<li>En la ventana de ajustar las tasas de flujo de estado , seleccione configuraciones de velocidad de flujo deseado hasta 30 para probar, dejar en blanco todas las entradas sin usar jeringa.</li>
	<li>Seleccione Aceptar y permitir que el sistema funcione hasta que todas las condiciones deseadas han sido muestreadas; el sistema se apaga por sí solo. Si el sistema tiene que ser detenido por cualquier razón, seleccione el botón de parada temprana y permitir que el proceso de cierre. PRECAUCIÓN: Con el anular botón en la parte superior izquierda de la interfaz no permitirá que el sistema de cierre de bombas o fuentes de luz, potencialmente dañar el equipo o planteando un riesgo de salud significativo a través de la exposición a la luz UV.</li>
</ol>4. las correcciones de longitud
<ol><li>Para obtener la correlación de la corrección de longitud para cada puerto, en primer lugar inyectar una solución estable de perovskitas dispersadas en tolueno en el segmento del reactor hasta que el tubo del reactor se llene uniformemente.</li>
	<li>Ejecutar el proceso de muestreo automatizado en esta solución uniforme 4 pases completos del flujo de la célula (ver paso 3 para el procedimiento de operación).</li>
	<li>Aplicar correcciones sobre la base de espectros de absorción y fluorescencia, luego media general de las pasadas por la ubicación del puerto. Normalizar todas las curvas en referencia a las intensidades de la longitud de onda en 455 nm y 485 nm para la absorción y fluorescencia respectivamente (ver figura 4).</li>
	<li>Utilice el factor de normalización calculado en cada puerto para escalar proporcionalmente las curvas de todos los espectros posterior.</li>
</ol>

<ol><li>Tan, Z. -K., Moghaddam, R. S., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25086602">Bright light-emitting diodes based on organometal halide perovskite.</a> Nature Nanotechnology. 9 (9), 687-692 (2014).</li>
<li>Kojima, A., Teshima, K., Shirai, Y., Miyasaka, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organometal+halide+perovskites+as+visible-light+sensitizers+for+photovoltaic+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells.</a> Journal of the American Chemical Society. 131 (17), 6050-6051 (2009).</li>
<li>Huang, H., Bodnarchuk, M. I., Kershaw, S. V., Kovalenko, M. V., Rogach, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lead+halide+perovskite+nanocrystals+in+the+research+spotlight%3A+stability+and+defect+tolerance%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Energy+Letters%22%5BJournal%5D)">Lead halide perovskite nanocrystals in the research spotlight: stability and defect tolerance.</a> ACS Energy Letters. 2 (9), 2071-2083 (2017).</li>
<li>Grätzel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+light+and+shade+of+perovskite+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">The light and shade of perovskite solar cells.</a> Nature Materials. 13, 838(2014).</li>
<li>Schmidt, L. C., Pertegás, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nontemplate+synthesis+of+CH3NH3PbBr3+perovskite+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Nontemplate synthesis of CH3NH3PbBr3 perovskite nanoparticles.</a> Journal of the American Chemical Society. 136 (3), 850-853 (2014).</li>
<li>Wei, S., Yang, Y., Kang, X., Wang, L., Huang, L., Pan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Room-temperature+and+gram-scale+synthesis+of+CsPbX3+%28X+%3D+Cl%2C+Br%2C+I%29+perovskite+nanocrystals+with+50-85%25+photoluminescence+quantum+yields%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Room-temperature and gram-scale synthesis of CsPbX3 (X = Cl, Br, I) perovskite nanocrystals with 50-85% photoluminescence quantum yields.</a> Chemical Communications. 52 (45), 7265-7268 (2016).</li>
<li>Vybornyi, O., Yakunin, S. V., Kovalenko, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polar-solvent-free+colloidal+synthesis+of+highly+luminescent+alkylammonium+lead+halide+perovskite+nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Polar-solvent-free colloidal synthesis of highly luminescent alkylammonium lead halide perovskite nanocrystals.</a> Nanoscale. 8 (12), 6278-6283 (2016).</li>
<li>Sun, S., Yuan, D., Xu, Y., Wang, A., Deng, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ligand-mediated+synthesis+of+shape-controlled+cesium+lead+halide+perovskite+nanocrystals+via+reprecipitation+process+at+room+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Ligand-mediated synthesis of shape-controlled cesium lead halide perovskite nanocrystals via reprecipitation process at room temperature.</a> ACS Nano. 10 (3), 3648-3657 (2016).</li>
<li>Jellicoe, T. C., Richter, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+optical+properties+of+lead-free+cesium+tin+halide+perovskite+nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Synthesis and optical properties of lead-free cesium tin halide perovskite nanocrystals.</a> Journal of the American Chemical Society. 138 (9), 2941-2944 (2016).</li>
<li>Tong, Y., Bladt, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+luminescent+cesium+lead+halide+perovskite+nanocrystals+with+tunable+composition+and+thickness+by+ultrasonication%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Highly luminescent cesium lead halide perovskite nanocrystals with tunable composition and thickness by ultrasonication.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55 (44), 13887-13892 (2016).</li>
<li>Zhang, D., Eaton, S. W., Yu, Y., Dou, L., Yang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution-phase+synthesis+of+cesium+lead+halide+perovskite+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Solution-phase synthesis of cesium lead halide perovskite nanowires.</a> Journal of the American Chemical Society. 137 (29), 9230-9233 (2015).</li>
<li>Lignos, I., Stavrakis, S., Nedelcu, G., Protesescu, L., deMello, A. J., Kovalenko, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+cesium+lead+halide+perovskite+nanocrystals+in+a+droplet-based+microfluidic+platform%3A+fast+parametric+space+mapping%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Synthesis of cesium lead halide perovskite nanocrystals in a droplet-based microfluidic platform: fast parametric space mapping.</a> Nano Letters. 16 (3), 1869-1877 (2016).</li>
<li>Wei, S., Yang, Y., Kang, X., Wang, L., Huang, L., Pan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Room-temperature+and+gram-scale+synthesis+of+CsPbX3+%28X+%3D+Cl%2C+Br%2C+I%29+perovskite+nanocrystals+with+50-85%25+photoluminescence+quantum+yields%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Room-temperature and gram-scale synthesis of CsPbX3 (X = Cl, Br, I) perovskite nanocrystals with 50-85% photoluminescence quantum yields.</a> Chemical Communications. 52 (45), 7265-7268 (2016).</li>
<li>Protesescu, L., Yakunin, S., et al. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl5048779">Nanocrystals of cesium lead halide perovskites (CsPbX 3 , X = Cl, Br, and I): novel optoelectronic materials showing bright emission with wide color gamut.</a> Nano Letters. 15 (6), 3692-3696 (2015).</li>
<li>Epps, R. W., Felton, K. C., Coley, C. W., Abolhasani, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+microfluidic+platform+for+systematic+studies+of+colloidal+perovskite+nanocrystals%3A+towards+continuous+nano-manufacturing%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Automated microfluidic platform for systematic studies of colloidal perovskite nanocrystals: towards continuous nano-manufacturing.</a> Lab Chip. 23 (17), 4040-4047 (2017).</li>
<li>Lignos, I., Protesescu, L., et al. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm500774p">Facile droplet-based microfluidic synthesis of monodisperse IV-VI semiconductor nanocrystals with coupled in-line NIR fluorescence detection.</a> Chemistry of Materials. 26 (9), 2975-2982 (2014).</li>
<li>Park, J., Saffari, A., Kumar, S., Günther, A., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-matsci-070909-104514">Microfluidic synthesis of polymer and inorganic particulate materials.</a> Annual Review of Materials Research. 40 (1), 415-443 (2010).</li>
<li>Phillips, T. W., Lignos, I. G., Maceiczyk, R. M., deMello, A. J., deMello, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanocrystal+synthesis+in+microfluidic+reactors%3A+where+next%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Nanocrystal synthesis in microfluidic reactors: where next.</a> Lab on a Chip. 14 (17), 3172-3180 (2014).</li>
<li>Lignos, I., Stavrakis, S., Kilaj, A., deMello, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Millisecond-timescale+monitoring+of+PBS+nanoparticle+nucleation+and+growth+using+droplet-based+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Millisecond-timescale monitoring of PBS nanoparticle nucleation and growth using droplet-based microfluidics.</a> Small. 11 (32), 4009-4017 (2015).</li>
<li>Abolhasani, M., Coley, C. W., Xie, L., Chen, O., Bawendi, M. G., Jensen, K. F. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.5b02821">Oscillatory microprocessor for growth and in situ. characterization of semiconductor nanocrystals.</a> Chemistry of Materials. 27 (17), 6131-6138 (2015).</li>
<li>Chen, D. L., Gerdts, C. J., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+microfluidics+to+observe+the+effect+of+mixing+on+nucleation+of+protein+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Using microfluidics to observe the effect of mixing on nucleation of protein crystals.</a> Journal of the American Chemical Society. 127 (27), 9672-9673 (2005).</li>
</ol>

North Carolina State University ha presentado una patente provisional (#62/558.155) en la plataforma de microfluidos discutido.

Sistema de muestreo automático: El funcionamiento autónomo de la plataforma de proyección se realiza con una máquina de estados finitos de control central. Movimiento entre estos Estados se produce secuencialmente con múltiples segmentos recursivo para permitir la operación a través de un número variable de las condiciones de muestreo. Los controles generales del sistema se pueden dividir en 3 etapas principales. En primer lugar, el sistema comienza con un paso de inicialización, que establece comunicaci...

El advenimiento de nanocristales de semiconductores, particularmente puntos cuánticos, ha impulsado importantes avances en la investigación de materiales y fabricación. Por ejemplo, muestra de punto cuántico LEDs1 ya han sido implementadas en "QLED" disponible en el mercado. Más recientemente entre esta clase de semiconductores, perovskitas han generado considerable interés e investigación hacia las tecnologías de alta eficiencia y bajo costo PV. Desde la primera manifestación de un PV de Perovskita basados en 2009,2 la eficiencia de conversión de energía de escala de laboratorio de células solares basadas en perovskita ha aumentado a un ritmo sin igual por cualquier tecnología de PV en la historia. 3 , 4 además del conducción interés en PVs basada en perovskita, una variedad de métodos recientes que describen la síntesis coloidal fácil de nanocristales de Perovskita han creado la oportunidad para el proceso de fase de solución de bajo costo, de Perovskita QDs en electrónica comercial. 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14
En el esfuerzo a gran escala nanofabricación de Perovskita coloidal QDs, una mejor comprensión fundamental de los caminos de crecimiento nanocrystal y un control efectivo de las condiciones de reacción se deben primero desarrollar. Sin embargo, los estudios existentes de estos procesos han dependido tradicionalmente de enfoques basados en el matraz. Estrategias de síntesis de lote presentan una variedad de limitaciones inherentes en términos de caracterización de materiales y producción, pero más significativamente, técnicas basadas en el frasco son altamente ineficientes en consumo de tiempo y precursor de detección y demostrar matraz transferencia de masa dependen de tamaño propiedades que inhiben la consistencia de la síntesis. 15 para estudiar con eficacia las vías de crecimiento de nanocristales de semiconductor coloidal a través de la gran variedad de procedimientos de síntesis divulgada y dentro del espacio de amplia muestra relevante, se requiere una técnica de proyección más eficiente. En las últimas dos décadas, han desarrollado una serie de estrategias de microfluidos para estudios de nanocristales coloidales aprovechando el consumo químico substancialmente, la accesibilidad de métodos de cribado de alto rendimiento y el potencial de un implementación de control de procesos en sistemas de síntesis continua. 12 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20
En este trabajo, nos informe el diseño y desarrollo de una plataforma microfluídicos automatizados para los estudios de alto rendimiento en situ de nanocristales de semiconductor coloidal. Una novela traducción de celda de flujo, un diseño altamente modular y la integración de reactores comerciales tubulares y fluídicas conexiones forman una plataforma reconfigurable única y adaptable con aplicaciones directas en el descubrimiento, selección y optimización de nanocristales coloidales. Aprovechando la capacidad traslacional de la técnica de detección (es decir, una celda de flujo de tres puertos), por primera vez, demostramos la disociación sistemática de escalas de tiempo de mezcla y reacción, mejorando al mismo tiempo la toma de muestras tasas de eficiencia y colección sobre flujo estacionario tradicional enfoques de la célula. La utilización de esta plataforma permite la ingeniería de alto rendimiento y precisión de boquete de la venda de nanocristales coloidales síntesis hacia estrategias de nanofabricación continua.

<table><tbody><tr><td>Tolueno</td><td>Fisher Scientific</td><td>AC364410010</td><td>un 99,85% más que los tamices moleculares</td></tr><tr><td>Ácido oleico</td><td>Sigma Aldrich</td><td>364525&nbsp; Grado técnico ALDRICH</td><td>90%</td></tr><tr><td>Hidróxido de cesio (50% en peso en agua)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>232041 ALDRICH</td><td>50% en peso en agua > 99,9% de metales traza</td></tr><tr><td>Óxido de plomo (II)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>211907 SIGMA-ALDRICH</td>> <td>base de 99,9% de metales traza</td></tr><tr><td>Bromuro de tetraoctilamonio</td><td>Sigma Aldrich</td><td>294136 ALDRICH</td><td>98%</td></tr><tr><td>1/16" OD, 0.04" ID Tubo FEP</td><td>MicroSolv</td><td>48410-40</td><td></td></tr><tr><td>1/16" OD, 0.02" ID Tubo ETFE</td><td>MicroSolv</td><td>48510-20</td><td></td></tr><tr><td>0.02" con orificio pasante Camiseta PEEK</td><td>IDEX Health & Férula sin</td> brida Science <td>P-712</td><td></td></tr><tr><td>1/4-28 ETFE para 1/16"</td> <td>IDEX Health & Science</td><td>P-200N</td><td></td></tr><tr><td>1/4-28 Tuerca sin brida de PEEK para 1/16"</td> <td>IDEX Health & Science</td><td>P-230</td><td></td></tr><tr><td>Válvula en L de PEEK de 4 vías</td><td>IDEX Health & Ciencia</td><td>V-100L</td><td></td></tr><tr><td>Bomba de jeringa</td><td>Harvard Apparatus</td><td>70-3007</td><td></td></tr><tr><td>8 mL jeringa de acero inoxidable</td><td>Harvard Apparatus</td><td>70-2267</td><td></td></tr><tr><td>25 mL jeringa de vidrio</td><td>Scientific Glass Engineering</td><td>25MDF-LL-GT</td><td></td></tr><tr><td>Placa de pruebas óptica</td><td>ThorLabs</td><td>MB1224</td><td></td></tr><tr><td>Etapa de traducción de 300 mm</td><td>ThorLabs</td><td>LTS300</td><td></td></tr><tr><td>Poste óptico</td><td>ThorLabs</td><td>TR2-4</td><td>TR2, TR3 o TR4</td></tr><tr><td>Soporte de poste óptico</td><td>ThorLabs</td><td>PH4-6</td><td>PH4 o PH6</td></tr><tr><td>LED de 365 nm</td><td>ThorLabs</td><td>M365LP1</td><td></td></tr><tr><td>controlador LED</td><td>ThorLabs</td><td>LEDD1B</td><td></td></tr><tr><td>Latiguillo de 600 micras</td><td>Ocean Optics</td><td>QP600-1-SR</td><td></td></tr><tr><td>Fuente</td> <td>de luz halógena de deuterioOcean Optics</td><td>DH-2000-BAL</td><td></td></tr><tr><td>Espectrómetro en miniatura</td><td>Ocean Optics</td><td>FLAME-S-XR1-ES</td><td></td></tr><tr><td>Dispositivo de E/S multifuncional (DAQ)</td>Software de instrumento virtual <td>USB-6001</td><td></td>de <td>National Instruments</td></tr><tr><td>LabVIEW</td><td>2015 SP1</td><td></td> de <td>National Instruments</td></tr></tbody></table>

una tecnología de microfluidos modular para estudios sistemáticos de nanocristales de semiconductor coloidal

A Modular Microfluidic Technology for Systematic Studies of Colloidal Semiconductor Nanocrystals

Nanocristales de semiconductor coloidal, conocido como quantum dots (QDs), una clase creciente de materiales en la electrónica comercial, como la luz emiten los diodos (LEDs) y fotovoltaica (PVs). Entre este grupo de materiales, perovskitas inorgánicos/orgánicos han demostrado una mejoría significativa y potencial hacia la fabricación de PV de alta eficiencia y bajo costo debido a su movilidad de portador de alta carga y cursos de la vida. A pesar de las oportunidades de Perovskita QDs en aplicaciones de PV y LED a gran escala, la falta de comprensión fundamental e integral de sus vías de crecimiento ha inhibido su adaptación dentro de las estrategias de nanofabricación continua. Enfoques tradicionales proyección basada en el matraz son generalmente caros, intensivas e impreciso para caracterizar eficazmente el parámetro amplio espacio síntesis variedad y pertinente a las reacciones coloidales de QD. En este trabajo, se desarrolla una plataforma totalmente autónoma microfluídicos para estudiar sistemáticamente el espacio de gran parámetro asociado con la síntesis coloidal de nanocristales en forma de flujo continuo. A través de la aplicación de una novela traducción de celda de flujo de tres puertos y unidades de extensión modulares de reactor, el sistema puede recopilar rápidamente espectros de absorción y fluorescencia en longitudes de reactor que van 3 196 cm. La longitud ajustable del reactor no sólo desempareja el tiempo de residencia de la transferencia de masa dependen de la velocidad, que mejora también sustancialmente las tasas de muestreo y consumo químico debido a la caracterización de 40 únicos espectros dentro de un solo sistema de equilibrado. Velocidades de muestreo pueden alcanzar hasta 30.000 espectros únicos por día, y las condiciones de cubren de 4 órdenes de magnitud en la residencia de las épocas que van de 100 ms - 17 min. Otros usos de este sistema mejoraría sustancialmente la velocidad y precisión del descubrimiento material y estudios de detección en el futuro. Detallados en este informe son los materiales del sistema y protocolos de la Asamblea con una descripción general del software automatizado de muestreo y procesamiento de datos fuera de línea.

Espectros de la muestra: Utilizando la plataforma de microfluidos discutido, las etapas de nucleación y crecimiento de nanocristales de semiconductor coloidal a la temperatura de síntesis se pueden estudiar directamente controlando el tiempo de evolución de los espectros de absorción y fluorescencia de la nanocristales formado bajo condiciones de mezcla uniforme. Figura 5 A muestra un conjunto de ejemplo de los espectros obte...

Detallados en este documento son los protocolos de montaje y funcionamiento de una plataforma de proyección modular de microfluidos para la caracterización sistemática de síntesis de nanocristales de semiconductor coloidal. A través de acuerdos de sistema completamente ajustable, colección de espectros muy eficiente puede llevarse a cabo a través de escalas de tiempo de reacción de 4 órdenes de magnitud dentro de un espacio de muestreo controlado por transferencia de masa.

Una tecnología de microfluidos Modular para estudios sistemáticos de nanocristales de Semiconductor coloidal

Colloidal semiconductor nanocrystals, known as quantum dots (QDs), are a rapidly growing class of materials in commercial electronics, such as light ...

El objetivo general de este procedimiento es ensamblar y utilizar una plataforma de cribado microfluídica de alto rendimiento para estudios sistemáticos en línea de las vías de reacción de los nanocristales semiconductores coloidales. Esta plataforma proporciona a los investigadores acceso a espectros completos de absorción y emisión dentro de un espacio de parámetros que antes era inaccesible. Más allá del rango de parámetros ampliado, la alta velocidad de muestreo y el bajo consumo de productos químicos permiten probar muchas más condiciones a una fracción del costo en comparación con el cribado basado en matraz.Una mayor implementación de este sistema mejorará el ritmo de la investigación y, por lo tanto, nos acercará a la producción a escala comercial de células fotovoltaicas basadas en puntos cuánticos de bajo costo y alta eficiencia. Para comenzar a ensamblar la plataforma microfluídica, fije una etapa de traducción lineal a lo largo en una placa de pruebas óptica de aluminio. Fije cuatro soportes de postes ópticos en el tablero alrededor de la pista y coloque dos soportes en la plataforma del escenario.Conecte un poste óptico a cada una de las cuatro esquinas de la etapa de

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Ingeniería

Nos demuestran los protocolos de fabricación y automatización de elastómero de polidimetilsiloxano (PDMS) basado en matrices microválvula que no necesitan energía extra para cerrar y cuentan con photolithographically define volúmenes precisos. Un paralelo subnanoliter volumen de mezclador y un sistema integrado de perfusión de microfluidos se presentan.

Los chips de microfluidos controlado con matrices elastoméricas microválvula

Dispositivos de microfluídica se puede utilizar para visualizar procesos naturales complejos en tiempo real y en las escalas físicas adecuadas. Hemos desarrollado un sencillo dispositivo de microfluidos que imita las características clave de los medios porosos naturales para el estudio del crecimiento y el transporte de bacterias en el subsuelo.

Ventana en un micromundo: Sistemas sencillos de microfluidos para el estudio de transporte de microbios en medios porosos

En este trabajo se explica la fabricación y el uso de un mezclador de microfluidos capaz de mezclar dos soluciones en ~ 8 mS. También demuestran el uso de estos mezcladores con detección espectroscópica utilizando fluorescencia UV y la transferencia de energía de resonancia fluorescente (FRET).

Mezcladores de microfluidos para el estudio plegamiento de proteínas

Dispositivos Millifluidic se utilizan para la síntesis controlada de nanomateriales, análisis de resolución temporal de los mecanismos de reacción y la catálisis de flujo continuo.

Millifluidics para la síntesis química y Estudios mecanicistas Tiempo de resolver

Este protocolo describe una arquitectura de sistema para realizar separaciones automatizadas de partículas de pequeño volumen (0,15-1,5 ml) utilizando un dispositivo microfluídico, y analiza métodos para optimizar el rendimiento y el funcionamiento del dispositivo acustofluídico.

Una plataforma de microfluidos para el procesamiento de precisión de pequeño volumen de la muestra y su uso para Tamaño partículas biológicas separadas con un Microdevice acústica

Proponemos una técnica simple de autoensamblaje de nanopartículas coloidales de sílice para crear una unión nanofluídica entre dos microcanales en polidimetilsiloxano (PDMS). Usando esta técnica, se construyó una membrana de perlas nanoporosas con un tamaño de poro de hasta ~ 45 nm dentro de un microcanal y se aplicó a la preconcentración electrocinética de muestras de ADN.

Creación de Sub-50 Nm nanofluídico uniones en PDMS microfluidos de chips VIA proceso de autoensamblaje de partículas coloidales

Demostramos una plataforma de microfluidos con una red de electrodo de superficie integrado que combina detección de pulso resistivo (RPS) con división de código de acceso múltiple (CDMA), para multiplexar la detección y el tamaño de las partículas en múltiples canales de microfluidos.

Plataforma de microfluidos con multiplexado de detección electrónica para el seguimiento espacial de las partículas

Este protocolo describe en detalle cómo fabricar y operar dispositivos de microfluidos para la recogida de datos de difracción de rayos x a temperatura ambiente. Además, describe cómo supervisar la cristalización de proteínas por la dispersión ligera dinámica y obtenidos de cómo procesar y analizar datos de difracción.

Chips de microfluídica para dispersión ligera dinámica In Situ mediante difracción de rayos x de cristal y In Situ para la cristalografía Serial

Presentamos un sistema microfluídico para estudios de alto rendimiento en maquinaria de vida compleja, que consta de 1500 unidades de cultivo, una gama de bombas peristálticas mejoradas y un módulo de mezcla in situ. El chip microfluídico permite el análisis de las condiciones microambientales altamente complejas y dinámicas in vivo.

Generación de condiciones ambientales dinámicas utilizando un dispositivo microfluídico de alto rendimiento

Presentamos una tecnología que utiliza el ensamblaje asistido por capilaridad en una plataforma microfluídica para modelar objetos de tamaño micro suspendidos en un líquido, como bacterias y coloides, en matrices prescritas en un sustrato de polidimetilsiloxano.

Modelado de microorganismos y micropartículas a través del ensamblaje secuencial asistido por capilaridad

Aquí se presenta la fabricación de un dispositivo bicapa basado en polidimetilsiloxano (PDMS) para la producción de bibliotecas combinatorias en emulsiones de agua en aceite (tapones). El hardware y el software necesarios para automatizar la producción de enchufes se detallan en el protocolo, y también se demuestra la producción de una biblioteca cuantitativa de enchufes fluorescentes.

Dispositivo microfluídico bicapa para la producción de tapones combinatorios

Aprende a ensamblar una plataforma microfluídica de alto rendimiento para estudiar nanocristales semiconductores coloidales. Este sistema permite obtener espectros de absorción y emisión con mayor eficiencia y menor consumo químico que los métodos tradicionales.

Una tecnología de microfluidos Modular para estudios sistemáticos de nanocristales de Semiconductor coloidal

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