콜 로이드 반도체 나노의 체계적인 연구를 위한 모듈형 미세 기술
Summary
여기 상세한 콜 로이드 반도체 nanocrystal 종합의 체계적인 특성에 대 한 모듈형 미세 심사 플랫폼의 운영 및 어셈블리 프로토콜이 있습니다. 완벽 하 게 조절 시스템 협정을 통해 매우 효율적인 스펙트럼 컬렉션 대량 전송 제어 샘플링 공간 내에서 4 배나 반응 시간의 척도 걸쳐 실시 수 있습니다.
Abstract
콜 로이드 반도체 나노 양자 점 (QDs)로 알려진은 빛 같은 상업적인 전자 재료의 급성장 클래스 발광 다이오드 (Led), 태양광 (PVs). 이 소재 그룹 중 무기/유기 perovskites 중요 한 개선 및 잠재력 높은 효율, 낮은-비용 PV 제조 그들의 높은 충전 캐리어 mobilities 및 수명 때문으로 설명 했다. 페로 QDs 대규모 태양광 및 LED 응용 프로그램에 대 한 기회에도 불구 하 고 그들의 성장 경로 대 한 근본적이 고 종합적인 이해의 부족 연속 nanomanufacturing 전략 내에서 그들의 적응을 저해 했다. 전통적인 플라스 크 기반 심사 접근은 일반적으로, 노동 집약, 비싸고 효과적으로 광범위 한 매개 변수 공간 및 합성 다양 한 콜 로이드 qd는 반응에 관련 특성화에 대 한 부정 확 한. 이 작품에서 완전히 자치 미세 플랫폼 관련 연속 흐름 형태로 나노 콜 로이드 합성 된 큰 매개 변수 공간을 체계적으로 공부를 개발 된다. 3 포트 흐름 세포와 모듈형 원자로 확장 단위 번역 소설의 응용 프로그램을 통해 시스템 수집할 수 있습니다 빠르게 흡수 스펙트럼과 형광 반응 기 길이 3-196 cm까지에 걸쳐. 조정 가능한 반응 기 길이 뿐만 아니라 속도 종속 대량 전송에서 체류 시간을 분리, 그것은 또한 실질적으로 샘플링 속도 단일 내에서 40 독특한 스펙트럼의 특성으로 인해 화학 소비 개선 equilibrated 시스템입니다. 샘플 속도, 하루 최대 30000 독특한 스펙트럼을 도달할 수 하 고 조건을 커버 100 ms-17 분까지 시간 레 지 던스 4 배나. 속도 정밀 소재 발견과 연구를 미래에 심사에 실질적으로이 시스템의 추가 응용 프로그램 향상 것. 이 보고서에서 자세한 시스템 자료와 자동된 샘플링 소프트웨어와 오프 라인 데이터 처리에 대 한 일반적인 설명 함께 어셈블리 프로토콜 있습니다.
Introduction
특히 양자 점 반도체 나노의 출현 전자 재료 연구 및 제조에 상당한 발전을 주도 했다. 예를 들어 양자 점1 이미 상용 “QLED”에서 구현 된 Led 표시 됩니다. 최근 반도체의이 클래스, 중 perovskites 상당한 관심과 높은 효율과 낮은 비용 태양광 발전 기술 쪽으로 연구 촉발 했습니다. 2009 년에 페로 기반 태양광 발전의 첫 번째 데모, 이후2 페로 기반 태양 전지의 실험실 규모 전력 변환 효율 모든 PV 기술 역사에 의해 유례 없는 속도로 증가 했다. 3 , 4 운전 관심이 페로 기반 증후군 이외에 페로 나노의 손쉬운 콜 로이드 합성 기술 최근 방법의 다양 한 만든 낮은-비용, 솔루션 단계 처리에 페로 QDs의 기회 상업적인 전자입니다. 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14
콜 로이드 페로 QDs의 대규모 nanomanufacturing 향해 노력, nanocrystal 성장 경로의 근본적인 이해 및 반응 조건의 효과적인 제어 해야 합니다 먼저 개발 될. 그러나, 이러한 프로세스의 기존 연구는 전통적으로 플라스 크-기반 접근에 의존 했습니다. 일괄 합성 전략 소재 특성 및 생산, 한계의 다양 한 제시 하지만 가장 크게, 플라스 크 기반 고효율 상영 시간 및 선구자 소비에는 기술과 입증 합성 일관성을 억제 하는 플라스 크 크기 종속 대량 전송 속성. 15 큰 다양 한 보고 종합 절차 및 광범위 한 관련 샘플 공간 내에서 콜 로이드 반도체 나노의 성장 경로 효과적으로 공부 하는 더 효율적인 심사 기술이 필요 합니다. 지난 2 년간 다양 한 미세 전략의 실질적으로 낮은 화학 소비, 높은 처리량 검열 방법의 접근성 및 대 한 잠재력을 활용 하 여 콜 로이드 나노 연구 개발 되었습니다는 연속 합성 시스템에 프로세스 제어 구현입니다. 12 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20
이 작품에서는, 우리는 설계 및 개발의 콜 로이드 반도체 나노 연구 현장에서 높은 처리량에 대 한 자동화 된 미세 플랫폼의 보고합니다. 흐름 세포, 매우 모듈형 디자인 및 관 상용 원자로 및 유체 연결의 통합 번역 소설 형성 발견, 심사, 및의 최적화에 직접 응용 프로그램을 고유 하 고 적응력이 재구성 가능한 플랫폼 콜 로이드 나노입니다. 우리는 샘플링을 동시에 개선 하는 동안 혼합 및 반응 계획의 체계적인 분리 보여 처음으로 우리의 탐지 기술 (즉, 3-포트 흐름 셀)의 변환 기능을 이용, 전통적인 고정 흐름 효율성 및 수집 속도 접근 세포. 이 플랫폼의 활용 연속 nanomanufacturing 전략으로 콜 로이드 nanocrystal 종합의 높은 처리량 및 정밀 밴드 갭 엔지니어링을 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
자동 샘플링 시스템: 심사 플랫폼의 자치 운영은 중앙 제어 유한 상태 기계와 함께 수행 됩니다. 이러한 상태 간의 운동 다양 한 샘플링 조건에 걸쳐 작업에 대 한 있도록 여러 재귀 세그먼트와 순차적으로 발생 합니다. 일반적인 시스템 컨트롤 3 핵심 단계로 나눌 수 있습니다. 첫째, 시스템 시작 초기화 단계는 각 USB 제어 구성 요소를 통해 통신을 설정, 자동으로 경로 저장 하는 파일?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 기꺼이 노스 캐롤라이나 주립 대학에 의해 제공 하는 금융 지원을 인정 합니다. 밀라 드 Abolhasani와 로버트 W. Epps 기꺼이 UNC 연구 기회 이니셔티브 (UNC-ROI) 부여 로부터 재정 지원을 인정 한다.
Materials
| Toluene | Fisher Scientific | AC364410010 | 99.85% extra over molecular sieves |
| Oleic acid | Sigma Aldrich | 364525 ALDRICH | technical grade 90% |
| Cesium hydroxide (50 wt% in water) | Sigma Aldrich | 232041 ALDRICH | 50 wt% in water > 99.9% trace metals |
| Lead(II) oxide | Sigma Aldrich | 211907 SIGMA-ALDRICH | > 99.9% trace metals basis |
| Tetraoctylammonium bromide | Sigma Aldrich | 294136 ALDRICH | 98% |
| 1/16" OD, 0.04" ID FEP tubing | MicroSolv | 48410-40 | |
| 1/16" OD, 0.02" ID ETFE tubing | MicroSolv | 48510-20 | |
| 0.02" thru hole PEEK Tee | IDEX Health & Science | P-712 | |
| 1/4-28 ETFE flangeless ferrule for 1/16" | IDEX Health & Science | P-200N | |
| 1/4-28 PEEK flangeless nut for 1/16" | IDEX Health & Science | P-230 | |
| 4-way PEEK L-valve | IDEX Health & Science | V-100L | |
| Syringe pump | Harvard Apparatus | 70-3007 | |
| 8 mL stainless steel syringe | Harvard Apparatus | 70-2267 | |
| 25 mL glass syringe | Scientific Glass Engineering | 25MDF-LL-GT | |
| Optical breadboard | ThorLabs | MB1224 | |
| 300 mm translation stage | ThorLabs | LTS300 | |
| Optical post | ThorLabs | TR2-4 | TR2, TR3, or TR4 |
| Optical post holder | ThorLabs | PH4-6 | PH4 or PH6 |
| 365 nm LED | ThorLabs | M365LP1 | |
| LED driver | ThorLabs | LEDD1B | |
| 600 micron patch cord | Ocean Optics | QP600-1-SR | |
| Deuterium-halogen light source | Ocean Optics | DH-2000-BAL | |
| Miniature spectrometer | Ocean Optics | FLAME-S-XR1-ES | |
| Multifuction I/O device (DAQ) | National Instruments | USB-6001 | |
| Virtual Instrument Software | National Instruments | LabVIEW 2015 SP1 |
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