Name: a modular microfluidic technology for systematic studies of colloidal semiconductor nanocrystals
Uploaded: 2018-05-10T15:00:00
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Die Autoren erkennen dankbar die finanzielle Unterstützung durch die North Carolina State University. Milad Abolhasani und Robert W. Epps bestätigen dankend finanziellen Unterstützung aus der Gewährung von UNC-Research Initiative "Chancen" (UNC-ROI).

1. Reaktor Montage
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57666/57666fig1.jpg"> Abbildung 1 . Detaillierte Darstellung der Montage Beispielprozess Plattform. Die Paneele zeigt ein Schritt für Schritt Beispiel für ein Probe-Plattform Montageprozess Detaillierung (i) die ursprüngliche Anordnung der Verschiebetisch und optische pfostenhalter auf Montage Brot breit, (Ii) die Montage der Vorstufe...

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	<li>Tan, Z. -. K., Moghaddam, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bright+light-emitting+diodes+based+on+organometal+halide+perovskite.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organometal+halide+perovskites+as+visible-light+sensitizers+for+photovoltaic+cells.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lead+halide+perovskite+nanocrystals+in+the+research+spotlight:+stability+and+defect+tolerance.">Lead halide perovskite nanocrystals in the research spotlight: stability and defect tolerance.</a> ACS Energy Letters. 2 (9), 2071-2083 (2017).</li><li>Gr&#228;tzel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+light+and+shade+of+perovskite+solar+cells.">The light and shade of perovskite solar cells.</a> Nature Materials. 13, 838 (2014).</li><li>Schmidt, L. C., Perteg&#225;s, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nontemplate+synthesis+of+CH3NH3PbBr3+perovskite+nanoparticles.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Room-temperature+and+gram-scale+synthesis+of+CsPbX3+(X+=+Cl,+Br,+I)+perovskite+nanocrystals+with+50-85%+photoluminescence+quantum+yields.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polar-solvent-free+colloidal+synthesis+of+highly+luminescent+alkylammonium+lead+halide+perovskite+nanocrystals.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ligand-mediated+synthesis+of+shape-controlled+cesium+lead+halide+perovskite+nanocrystals+via+reprecipitation+process+at+room+temperature.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+optical+properties+of+lead-free+cesium+tin+halide+perovskite+nanocrystals.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+luminescent+cesium+lead+halide+perovskite+nanocrystals+with+tunable+composition+and+thickness+by+ultrasonication.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solution-phase+synthesis+of+cesium+lead+halide+perovskite+nanowires.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+cesium+lead+halide+perovskite+nanocrystals+in+a+droplet-based+microfluidic+platform:+fast+parametric+space+mapping.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Room-temperature+and+gram-scale+synthesis+of+CsPbX3+(X+=+Cl,+Br,+I)+perovskite+nanocrystals+with+50-85%+photoluminescence+quantum+yields.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanocrystals+of+cesium+lead+halide+perovskites+(CsPbX+3+,+X+=+Cl,+Br,+and+I):+novel+optoelectronic+materials+showing+bright+emission+with+wide+color+gamut.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+microfluidic+platform+for+systematic+studies+of+colloidal+perovskite+nanocrystals:+towards+continuous+nano-manufacturing.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+droplet-based+microfluidic+synthesis+of+monodisperse+IV-VI+semiconductor+nanocrystals+with+coupled+in-line+NIR+fluorescence+detection.">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., G&#252;nther, A., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+synthesis+of+polymer+and+inorganic+particulate+materials.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanocrystal+synthesis+in+microfluidic+reactors:+where+next.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Millisecond-timescale+monitoring+of+PBS+nanoparticle+nucleation+and+growth+using+droplet-based+microfluidics.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oscillatory+microprocessor+for+growth+and+in+situ.+characterization+of+semiconductor+nanocrystals.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+microfluidics+to+observe+the+effect+of+mixing+on+nucleation+of+protein+crystals.">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>

Automatische Probenahme-System: Autonome Betrieb der Screening-Plattform erfolgt mit einer Zentralsteuerung finite State Machine. Bewegung zwischen diesen Zuständen erfolgt sequentiell mit mehrere rekursive Segmente für Betrieb über eine unterschiedliche Anzahl von Stichproben Bedingungen zu ermöglichen. Das allgemeine Systemsteuerelemente können in 3 Kern Stufen unterteilt werden. Zunächst beginnt das System mit einer Initialisierung Schritt, schafft Kommunikation über jede USB-gesteuerte Kompone...

Das Aufkommen von Halbleiter-Nanokristallen, besonders Quantenpunkte, hat bedeutende Fortschritte in der elektronischen Materialien Forschung und Fertigung angetrieben. Beispielsweise zeigt Quantenpunkt LED1 bereits in kommerziell erhältlichen "QLED" eingeführt worden. Vor kurzem haben die Perovskites unter dieser Klasse von Halbleitern, erhebliches Interesse und Forschung in Richtung High-Efficiency und kostengünstige PV-Technologien ausgelöst. Seit die erste Demonstration einer Perowskit-basierte PV im Jahr 2009 hat2 Labormaßstab-Wirkungsgrad von Perowskit-basierte Solarzellen mit einer Rate von keiner PV-Technologie in der Geschichte beispiellose erhöht. 3 , 4 zusätzlich das treibende Interesse an Perowskit-basierte PVs, eine Vielzahl von aktuellen Methoden beschreiben die facile kolloidale Synthese von Perowskit-Nanokristallen haben die Möglichkeit geschaffen für Low-Cost-, Lösungsphase Verarbeitung von Perowskit QDs in kommerzielle Elektronik. 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14
In die Bemühungen um eine groß angelegte Nanofertigung von kolloidalen Perowskit QDs müssen zunächst ein besseres grundlegenden Verständnis der Wege, Nanocrystal Wachstum und eine wirksame Kontrolle der Reaktionsbedingungen entwickelt werden. Vorhandene Studien dieser Prozesse haben jedoch bisher auf Kolben-basierte Ansätze verlassen. Batch Synthesestrategien präsentieren eine Vielzahl von Einschränkungen in Bezug auf die Materialcharakterisierung und Produktion, aber erheblich, Kolben-basierte Techniken sind höchst ineffizient in screening-Zeit und Vorläufer Verbrauch und zeigen Küvette größenabhängige Stoffaustausch Eigenschaften, die die Konsistenz der Synthese zu hemmen. 15 um die Wachstums-Wege von kolloidalen Halbleiter-Nanokristallen effektiv über die Vielzahl der gemeldeten Synthesen Verfahren und innerhalb der breiten relevanten Probenraum zu studieren, ist ein effizienteres Screening-Verfahren erforderlich. In den letzten zwei Jahrzehnten eine Reihe von mikrofluidischen Strategien wurden entwickelt für Studien der kolloidale Nanokristalle nutzt die wesentlich geringeren Chemikalienverbrauch, die Zugänglichkeit von Hochdurchsatz-Screening-Verfahren und das Potenzial für eine Prozessimplementierung Steuerung kontinuierliche Synthese Systeme. 12 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20
In dieser Arbeit berichten wir das Design und die Entwicklung einer automatisierten mikrofluidischen Plattform für die Hochdurchsatz- in Situ -Untersuchungen von kolloidalen Halbleiter-Nanokristallen. Ein Roman übersetzen Durchflusszelle, sehr modular aufgebaut und die Integration der handelsübliche Rohrreaktoren und fluidische Anschlüsse bilden eine einzigartige und flexible rekonfigurierbare Plattform mit direkten Anwendungen bei der Entdeckung, Screening und Optimierung der kolloidale Nanokristalle. Aufbauend auf die translationale Fähigkeit unserer Erkennung Technik (d.h. einer Durchflusszelle mit drei Anschlüssen), zum ersten Mal, zeigen wir die systematische Entkopplung der Misch- und Reaktion Fristen, bei gleichzeitiger Verbesserung der Probenahme Effizienz und Sammlung Preise gegenüber herkömmlichen stationären Strömung Zelle Ansätzen. Die Nutzung dieser Plattform ermöglicht hohen Durchsatz und präzise Bandlücke Engineering kolloidalen Nanocrystal Synthesen in Richtung kontinuierliche Nanofertigung Strategien.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:888px;" width="888">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Toluene</td>
			<td style="width:191px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:168px;">AC364410010</td>
			<td style="width:257px;">99.85% extra over molecular sieves</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Oleic acid</td>
			<td style="width:191px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:168px;">364525&#160;ALDRICH</td>
			<td>technical grade 90%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Cesium hydroxide (50 wt% in water)</td>
			<td style="width:191px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:168px;">232041 ALDRICH</td>
			<td>50 wt% in water &#62; 99.9% trace metals</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Lead(II) oxide</td>
			<td style="width:191px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:168px;">211907 SIGMA-ALDRICH</td>
			<td>&#62; 99.9% trace metals basis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Tetraoctylammonium bromide</td>
			<td style="width:191px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:168px;">294136 ALDRICH</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">1/16&#34; OD, 0.04&#34; ID FEP tubing</td>
			<td style="width:191px;">MicroSolv</td>
			<td style="width:168px;">48410-40</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">1/16&#34; OD, 0.02&#34; ID ETFE tubing</td>
			<td style="width:191px;">MicroSolv</td>
			<td style="width:168px;">48510-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">0.02&#34; thru hole PEEK Tee</td>
			<td style="width:191px;">IDEX Health &#38; Science</td>
			<td style="width:168px;">P-712</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">1/4-28 ETFE flangeless ferrule for 1/16&#34;</td>
			<td style="width:191px;">IDEX Health &#38; Science</td>
			<td style="width:168px;">P-200N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">1/4-28 PEEK flangeless nut for 1/16&#34;</td>
			<td style="width:191px;">IDEX Health &#38; Science</td>
			<td style="width:168px;">P-230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">4-way PEEK L-valve</td>
			<td style="width:191px;">IDEX Health &#38; Science</td>
			<td style="width:168px;">V-100L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Syringe pump</td>
			<td style="width:191px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:168px;">70-3007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">8 mL stainless steel syringe</td>
			<td style="width:191px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:168px;">70-2267</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">25 mL glass syringe</td>
			<td style="width:191px;">Scientific Glass Engineering</td>
			<td style="width:168px;">25MDF-LL-GT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Optical breadboard</td>
			<td style="width:191px;">ThorLabs</td>
			<td style="width:168px;">MB1224</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">300 mm translation stage</td>
			<td style="width:191px;">ThorLabs</td>
			<td style="width:168px;">LTS300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Optical post</td>
			<td style="width:191px;">ThorLabs</td>
			<td style="width:168px;">TR2-4</td>
			<td>TR2, TR3, or TR4</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Optical post holder</td>
			<td style="width:191px;">ThorLabs</td>
			<td style="width:168px;">PH4-6</td>
			<td>PH4 or PH6</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">365 nm LED</td>
			<td style="width:191px;">ThorLabs</td>
			<td style="width:168px;">M365LP1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">LED driver</td>
			<td style="width:191px;">ThorLabs</td>
			<td style="width:168px;">LEDD1B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">600 micron patch cord</td>
			<td style="width:191px;">Ocean Optics</td>
			<td style="width:168px;">QP600-1-SR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Deuterium-halogen light source</td>
			<td style="width:191px;">Ocean Optics</td>
			<td style="width:168px;">DH-2000-BAL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Miniature spectrometer</td>
			<td style="width:191px;">Ocean Optics</td>
			<td style="width:168px;">FLAME-S-XR1-ES</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Multifuction I/O device (DAQ)</td>
			<td style="width:191px;">National Instruments</td>
			<td style="width:168px;">USB-6001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:272px;">Virtual Instrument Software</td>
			<td style="width:191px;">National Instruments</td>
			<td style="width:168px;">LabVIEW 2015 SP1</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a modular microfluidic technology for systematic studies of colloidal semiconductor nanocrystals

Eine schnell wachsende Klasse von Materialien in kommerziellen Elektronik, wie Licht emittieren kolloidalen Halbleiter-Nanokristallen, bekannt als Quantum dots (QDs), Dioden (LEDs) und Photovoltaik (PVs). Unter dieser Materialgruppe haben anorganische/organische Perovskites deutliche Verbesserung und Potenzial für eine hocheffiziente und kostengünstige PV-Fertigung aufgrund ihrer hohen Ladung Träger Mobilitäten und Lebenszeiten nachgewiesen. Trotz der Möglichkeiten für Perowskit QDs in großflächige Photovoltaik- und LED-Anwendungen hat der Mangel an grundlegenden und umfassendes Verständnis von deren Wachstum wegen deren Anpassung in kontinuierlichen Nanofertigung Strategien gehemmt. Traditionelle Kolben-basierten Screening Ansätze sind in der Regel teuer, arbeitsintensiv und ungenau für effektiv charakterisieren die breiten Parameter Raum und Synthese Vielfalt für kolloidale QD Reaktionen relevant. In dieser Arbeit ist eine vollständig autonome mikrofluidischen Plattform entwickelt, um große Parameterraum der kolloidalen Synthese von Nanokristallen in einem kontinuierlichen Fluss Format zugeordnet systematisch zu untersuchen. Durch die Anwendung eines Romans drei Anschlüssen Durchflusszelle und modulare Erweiterung Reaktorblöcke zu übersetzen kann das System schnell Fluoreszenz und Absorptionsspektren über Reaktor Längen 3-196 cm sammeln. Die einstellbare Reaktor Länge nicht nur entkoppelt die Verweilzeit von der Geschwindigkeit abhängigen Stoffaustausch, die Sampling-Raten und Chemikalienverbrauch durch die Charakterisierung von 40 einzigartige Spektren innerhalb einer einzigen auch wesentlich verbessert ausgewogenen System. Sample-Raten bis zu 30.000 einzigartige Spektren pro Tag erreichen können, und die Bedingungen decken 4 Größenordnungen in Residenz Zeiten bis 100 ms - 17 min hin. Weitere Anwendungen dieses Systems würde die Rate und die Präzision der materiellen Entdeckung und screening-Untersuchungen in Zukunft erheblich verbessern. In diesem Bericht detailliert sind die System-Materialien und Montage Protokolle mit einer allgemeinen Beschreibung der automatisierten Probenahme Software und offline-Datenverarbeitung.

Spektren zu probieren: Mit Hilfe der diskutierten mikrofluidischen Plattform, die Keimbildung und das Wachstum Phasen von kolloidalen Halbleiter-Nanokristallen bei der Synthese-Temperatur können direkt untersucht werden durch die Überwachung der Zeitentwicklung der Absorption und Fluoreszenz Spektren von der gebildeten Nanokristalle unter einheitlichen Bedingungen mischen. Abbildung 5 A zeigt einen Beispiel-Satz von Spektre...

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A Modular Microfluidic Technology for Systematic Studies of Colloidal Semiconductor Nanocrystals

Hier detailliert sind die Bedienung und Montage Protokolle der eine modulare mikrofluidische Screening-Plattform für die systematische Charakterisierung von kolloidalen Halbleiter Nanocrystal Synthesen. Durch einstellbaren System Arrangements kann hocheffiziente Spektren Sammlung Skalen 4 Größenordnungen Reaktionszeit innerhalb eines Transfer-gesteuerte Probenahme durchgeführt werden.

Eine modulare mikrofluidische Technologie für systematische Studien von kolloidalen Halbleiter-Nanokristallen

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Harvesting Solar Energy mittels Charge-Trennung Nanokristalle und ihre Solids

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

Forschung

Ingenieurwesen

Scalable Nanohelices for Predictive Studies and Enhanced 3D Visualization

Skalierbare Nanohelices für Predictive Studies und Enhanced 3D-Visualisierung

Spring-like materials are ubiquitous in nature and of interest in nanotechnology for energy harvesting, hydrogen storage, and biological sensing ...

Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping

Silicium-Metall-Oxid-Halbleiter-Quantenpunkte für Einzelelektronen Pumping

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by ...

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Ohmsche Kontakt Fabrication unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahl-Technik und Elektrische Charakterisierung für Layer-Halbleiter-Nanostrukturen

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Herstellung von Niedertemperatur-Carbon Nanotube Vertikale Verbindungen Kompatibel mit Halbleitertechnik

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

Capillary-based Centrifugal Microfluidic Device for Size-controllable Formation of Monodisperse Microdroplets

Kapillar-basierten Kreisel Mikrofluidik-Vorrichtung zur Größe steuerbare Bildung von monodispersen Mikrotröpfchen

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal ...

Comprehensive Characterization of Extended Defects in Semiconductor Materials by a Scanning Electron Microscope

Umfassende Charakterisierung von ausgedehnten Defekten in Halbleitermaterialien durch ein Rasterelektronenmikroskop

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications ...

Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

Kolloidales Synthese von Nanopatch Antennen für Anwendungen in Plasmonics und Nanophotonics

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic ...

Creating Sub-50 Nm Nanofluidic Junctions in PDMS Microfluidic Chip via Self-Assembly Process of Colloidal Particles

Erstellen von Unter 50 Nm nanofluidische Junctions in PDMS mikrofluidischen Chip über Selbstorganisation von kolloidalen Teilchen

Polydimethylsiloxane (PDMS) is the prevailing building material to make microfluidic devices due to its ease of molding and bonding as well as its ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

Lösungsmittelbindung für die Herstellung von PMMA und COP Mikrofluidiksysteme

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...