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研究人员已经开发出一种技术，与以前的行业标准相比，用户每天可以从微流控设备收集100倍的光谱信息。这项新技术已经带来了一项新发现:led中使用的量子点成分混合的速度会改变它们发出的光的颜色——即使所有其他变量都是相同的。
“半导体纳米晶体是各种应用中的重要结构，从LED显示器到太阳能电池。但生产使用化学合成纳米晶体结构是非常复杂的,因为不能直接适用小规模扩大——物理不工作,“Milad Abolhasani说,化学和生物分子工程学助理教授在北卡罗莱纳州立大学和工作论文的通讯作者。
Abolhasani说:“这一挑战引起了人们对依赖精确控制的微流体合成的持续纳米制造方法的兴趣。”“但由于现有监测技术的限制，测试所有相关变量以找到制造给定结构的最佳组合需要非常长的时间，所以我们决定建立一个全新的平台。”
目前，微流控监测技术是固定的，可以监测吸收或荧光。荧光数据告诉你晶体的发射带隙是什么，或者它发出什么颜色的光，这对LED应用很重要。吸收数据告诉你晶体的大小和浓度，这与所有的应用有关，以及它的吸收带隙——这对太阳能电池的应用很重要。
要同时监测荧光和吸收，你需要两个独立的监测点。而且，在固定的位置上，人们会加快或放慢微流控通道的流速，以控制化学合成的反应时间:流速越快，样品到达监测点之前的反应时间就越短。昼夜不停地工作，这种方法可以让一个实验室在24小时内收集大约300个数据样本。
Abolhasani和他的团队开发了一种名为NanoRobo的自动化微流控技术，其中一个光谱监测模块可以收集荧光和吸收数据，可以沿着微流控通道移动，沿途收集数据。该系统能够在24小时内收集30,000个数据样本，加快了两个数量级的胶体半导体纳米晶体(如钙钛矿量子点)的发现、筛选和优化。自动化系统的视频可在https://www.youtube.com/watch?v=FBQoSDdn_Uk．
而且，由于这种新型监测模块具有平移能力，该系统可以通过沿着微流体通道移动而不是改变流速来研究反应时间——研究人员发现，这有很大的不同。
由于NanoRobo首次允许研究人员将反应时间和流速作为单独的变量来监测，Abolhasani是第一个注意到微流体通道中样品的速度会影响生成的纳米晶体的尺寸和发射颜色的人。即使所有的成分都是一样的，所有的其他条件都是一样的，以更快的速度移动和混合的样品会产生更小的纳米晶体。这就影响了这些晶体发出的光的颜色。
Abolhasani说:“这只是调整钙钛矿纳米晶体发射波长用于LED设备的又一种方法。”
北卡罗来纳州立大学已经申请了一项涵盖NanoRobo的临时专利，并对探索该技术的潜在市场应用持开放态度。
纸”,胶体钙钛矿纳米晶系统研究的自动化微流控平台:走向连续纳米制造发表在杂志上芯片上的实验室，作为其“新兴调查人员”系列的一部分。这篇论文的主要作者是北卡罗来纳州立大学的博士生罗伯特·埃普斯(Robert Epps)。这篇论文是由北卡罗来纳州立大学的本科生科比·费尔顿(Kobi Felton)和麻省理工学院(MIT)的研究生康纳·科利(Connor Coley)共同撰写的。这项工作是在北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学研究机会计划的支持下完成的。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
胶体钙钛矿纳米晶系统研究的自动化微流控平台:走向连续纳米制造
作者Robert W. Epps, Kobi C. Felton和Milad Abolhasani，北卡罗莱纳州立大学;麻省理工学院(MIT)的康纳·w·科利(Connor W. Coley
发表: 10月18日,芯片上的实验室
DOI: 10.1039 / C7LC00884H
文摘:胶体有机/无机金属卤化物钙钛矿纳米晶体最近作为一种潜在的低成本替代半导体材料在商业光伏和发光二极管。然而，与III-V和IV-VI半导体纳米晶体不同，胶体钙钛矿纳米晶体的研究尚未对成核和生长动力学有基本和全面的了解。在这里，我们介绍了一个模块化和自动化的微流控平台，用于系统研究室温合成的铯铅卤化钙钛矿纳米晶体。通过四个数量级反应时间跨度的完整数据收集，我们全面地描述了模块化微流控反应器内纳米晶体生长的特征。该开发的高通量筛选平台具有定制设计的三端口流池，具有平移能力，可沿着管状微反应器(长度从3厘米到196厘米不等)对流中合成的钙钛矿纳米晶体进行原位光谱表征。平动流动单元允许在一个平衡流速下采样20次独特的停留时间。该技术要求每个光谱平均总液体消耗量为20 μL，取样时只需2 μL。它可以连续采样多达30,000个独特的光谱，每天在单和多相流格式。利用开发的即插即用微流控平台，我们研究铯的增长导致trihalide钙钛矿纳米晶体通过原位监测他们的吸收和发射带隙在居留时间从100毫秒到17分钟。自动微流体平台使混合增强效应的系统研究在合成纳米晶体的质量通过 direct comparison between single- and multi-phase flow systems at similar reaction time scales. The improved mixing characteristics of the multi-phase flow format results in high-quality perovskite nanocrystals with kinetically tunable emission wavelength, ranging as much as 25 nm at equivalent residence times. Further application of this unique platform would allow rapid parameter optimization in the colloidal synthesis of a wide range of nanomaterials (e.g., metal or semiconductor), that is directly transferable to continuous manufacturing in a numbered-up platform with a similar characteristic length scale.
