Los investigadores han desarrollado una técnica que permite a los usuarios recopilar 100 veces más información espectrográfica por día a partir de dispositivos de microfluidos. en comparación con el estándar industrial anterior. La nueva tecnología ya ha llevado a un nuevo descubrimiento:la velocidad de mezcla de ingredientes para los puntos cuánticos utilizados en los LED cambia el color de la luz que emiten, incluso cuando todas las demás variables son idénticas.

"Los nanocristales semiconductores son estructuras importantes que se utilizan en una variedad de aplicaciones, que van desde pantallas LED hasta células solares. Pero producir estructuras nanocristalinas mediante síntesis química es complicado, porque lo que funciona bien a pequeña escala no se puede escalar directamente:la física no funciona, "dice Milad Abolhasani, profesor asistente de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo.

"Este desafío ha llevado a un interés en enfoques continuos de nanofabricación que se basan en síntesis basadas en microfluidos controladas con precisión, ", Dice Abolhasani." Pero probar todas las variables relevantes para encontrar la mejor combinación para fabricar una estructura determinada lleva mucho tiempo debido a las limitaciones de las tecnologías de monitoreo existentes, por lo que decidimos construir una plataforma completamente nueva ".

En la actualidad, las tecnologías de monitoreo de microfluidos están instaladas, y controlar la absorción o la fluorescencia. Los datos de fluorescencia le indican cuál es la banda prohibida de emisión del cristal, o qué color de luz emite, lo cual es importante para las aplicaciones LED. Los datos de absorción le indican el tamaño y la concentración del cristal, que es relevante para todas las aplicaciones, así como su banda prohibida de absorción, que es importante para las aplicaciones de células solares.

Para monitorear tanto la fluorescencia como la absorción, necesitaría dos puntos de monitoreo separados. Y, estar fijo en su lugar, las personas acelerarían o ralentizarían el caudal en el canal de microfluidos para controlar el tiempo de reacción de la síntesis química:cuanto más rápido sea el caudal, menor tiempo de reacción tiene una muestra antes de llegar al punto de monitoreo. Trabajando las veinticuatro horas del día este enfoque permitiría a un laboratorio recolectar alrededor de 300 muestras de datos en 24 horas.

Abolhasani y su equipo desarrollaron una tecnología de microfluidos automatizada llamada NanoRobo, en el que un módulo de monitorización espectrográfico que recopila datos tanto de fluorescencia como de absorción puede moverse a lo largo del canal de microfluidos, recopilar datos a lo largo del camino. El sistema es capaz de recolectar 30, 000 muestras de datos en 24 horas, lo que agiliza el descubrimiento, poner en pantalla, y optimización de nanocristales semiconductores coloidales, como los puntos cuánticos de perovskita, por dos órdenes de magnitud.

Y, debido a la capacidad de traslación del novedoso módulo de monitoreo, el sistema puede estudiar el tiempo de reacción moviéndose a lo largo del canal de microfluidos, en lugar de cambiar el caudal, que, los investigadores descubrieron, hace una gran diferencia.

Debido a que NanoRobo permitió a los investigadores monitorear el tiempo de reacción y la tasa de flujo como variables separadas por primera vez, Abolhasani fue el primero en notar que la velocidad de las muestras en el canal de microfluidos afectaba el tamaño y el color de emisión de los nanocristales resultantes. Incluso si todos los ingredientes fueran iguales, y todas las demás condiciones eran idénticas, las muestras que se movían (y mezclaban) a un ritmo más rápido producían nanocristales más pequeños. Y eso afecta el color de la luz que emiten esos cristales.

"Esta es solo una forma más de ajustar la longitud de onda de emisión de los nanocristales de perovskita para su uso en dispositivos LED, "Abolhasani dice.

NC State ha presentado una patente provisional que cubre NanoRobo y está abierta a explorar posibles aplicaciones de mercado para la tecnología.

El papel, "Plataforma de microfluidos automatizada para estudios sistemáticos de nanocristales de perovskita coloidal:hacia la nanofabricación continua, "se publica en la revista Laboratorio en un chip .