Uma tecnologia Microfluidic Modular para estudos sistemáticos de nanocristais semicondutores coloidal

Summary

Detalhadas neste documento são os protocolos de operação e montagem de uma plataforma de triagem microfluídicos modular para a caracterização sistemática das sínteses de nanocrystal semicondutor coloidal. Através de dispositivos de sistema totalmente ajustável, coleção de espectros altamente eficiente pode ser efectuada através de escalas de tempo de reação de 4 ordens de grandeza dentro de um espaço de amostragem massa transferência controlada.

Abstract

Nanocristais semicondutores coloidal, conhecido como quantum dots (QDs), é uma classe crescente de materiais em eletrônica comercial, tais como a luz emitindo diodos (LEDs) e energia fotovoltaica (PVs). Entre este grupo de material, perovskites inorgânicos/orgânicos têm demonstrado melhora significativa e potencial para fabricação de PV de alta eficiência, baixo custo devido a suas mobilidades de transportadora de carga elevada e vidas. Apesar das oportunidades de perovskita QDs em aplicações em larga escala de PV e LED, a falta de compreensão fundamental e abrangente de seus caminhos de crescimento tem inibido sua adaptação no âmbito das estratégias nanofabricação contínua. Abordagens tradicionais baseados em balão de rastreio são geralmente caro, trabalhoso e imprecisa para caracterizar efetivamente o parâmetro amplo espaço e síntese variedade relevante para reações de QD coloidais. Neste trabalho, uma plataforma totalmente autónoma microfluídicos é desenvolvida para estudar sistematicamente o espaço de grande parâmetro associado a síntese coloidal de nanocristais em um formato de fluxo contínuo. Através da aplicação de um romance tradução de célula de fluxo de três portas e unidades de extensão do reator modular, o sistema pode rapidamente coletar espectros de absorção e fluorescência através de reator alquilica 3-196 cm. O comprimento ajustável reactor não só dissocia o tempo de permanência de transferência de massa a velocidade-dependente, também substancialmente melhora as taxas de amostragem e consumo químico devido a caracterização dos 40 espectros exclusivos dentro de um único sistema equilibrado. Taxas de amostragem podem chegar a até 30.000 espectros originais por dia, e as condições de cobrem 4 ordens de magnitude em residência vezes variando de 100 ms - 17 min. Outras aplicações deste sistema iria melhorar substancialmente a taxa e a precisão da descoberta de material e estudos de triagem no futuro. Detalhada dentro deste relatório são os protocolos de montagem com uma descrição geral do software automatizado de amostragem e processamento de dados off-line e sistema de materiais.

Introduction

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....

Protocol

1. montagem do reator

Figura 1 . Ilustração passo a passo de um processo de montagem de plataforma amostra. Os painéis mostra uma ilustração passo a passo de um processo de montagem da plataforma de amostra detalhando (i) o acordo inicial do estágio da tradução e post óptico titulares no pão montagem amplo, (ii) a montagem do tubo precursor fase de montagem e o fluxo de células para postagens ópticas, (iii) a fixação da tubulação microfluidic até ....

Results

Espectros da amostra: Utilizando a plataforma microfluidic discutido, os estágios de nucleação e crescimento de nanocristais semicondutores coloidal na temperatura de síntese podem ser diretamente estudados, monitorando a evolução temporal dos espectros de absorção e fluorescência do nanocristais formado sob condições de mistura de uniforme. Figura 5 A mostra um exemplo de conjunto dos espectros obtidos dentro de uma única pa.......

Discussion

Sistema de amostragem automático: A operação autónoma da plataforma de triagem é realizada com uma máquina de estado finito de controle central. Movimento entre estes Estados ocorre sequencialmente com vários segmentos recursiva para permitir a operação através de um número variável das condições de colheita. Os controles de sistema geral podem ser divididos em 3 estágios do núcleo. Primeiro, o sistema começa com um passo de inicialização, que estabelece comunicação através de cada componente controlado .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Toluene	Fisher Scientific	AC364410010	99,85% extra sobre peneiras moleculares
Ácido oleico	Sigma Aldrich	364525  Grau técnico ALDRICH	90%
hidróxido de césio (50% em peso)	Sigma Aldrich	232041 ALDRICH	50% em peso em água > 99,9% de metais traços
Óxido de chumbo (II)	Sigma Aldrich	211907 SIGMA-ALDRICH	99,9% base de metais traços
Brometo de tetraoctilamônio	Sigma Aldrich	294136 ALDRICH	98%
1/16" OD, 0,04" ID FEP tubulação	MicroSolv	48410-40
1/16" OD, 0,02" tubulação	MicroSolv	48510-20
0,02" através do T do AUGE	IDEX do furo do AUGE & Ciência	P-712
1/4-28 ETFE ponteira sem flange para 1/16"	IDEX Saúde & Science	P-200N
1/4-28 PEEK porca sem flange para 1/16"	IDEX Health & Válvula L	P-230
	IDEX Health & Science	V-100L
Bomba de seringa	Harvard Apparatus	70-3007
Seringa de aço inoxidável de 8 mL	Harvard Apparatus	70-2267
Seringa de vidro de 25 mL	Scientific Glass Engineering	25MDF-LL-GT
Placa de ensaio óptica	ThorLabs	MB1224
300 mm estágio de tradução	ThorLabs	LTS300
Poste óptico	ThorLabs	TR2-4	TR2, TR3 ou TR4
Suporte óptico	ThorLabs	PH4-6	PH4 ou PH6
365 nm LED	ThorLabs	M365LP1
driver LED	ThorLabs	LEDD1B
Cabo de conexão de 600 mícrons	Ocean Optics	QP600-1-SR
Fonte de luz de deutério-halogênio	Ocean Optics	DH-2000-BAL
Espectrômetro miniatura	Ocean Optics	FLAME-S-XR1-ES
Dispositivo de E/S multifuncional (DAQ)	USB da		National Instruments
	Instruments	LabVIEW 2015 SP1