Os pesquisadores desenvolveram uma técnica que permite aos usuários coletar 100 vezes mais informações espectrográficas por dia de dispositivos microfluídicos, em comparação com o padrão anterior da indústria. A nova tecnologia já levou a uma nova descoberta:a velocidade de mistura dos ingredientes para os pontos quânticos usados ​​nos LEDs muda a cor da luz que eles emitem - mesmo quando todas as outras variáveis ​​são idênticas.

"Os nanocristais de semicondutores são estruturas importantes usadas em uma variedade de aplicações, variando de telas de LED a células solares. Mas produzir estruturas nanocristalinas usando síntese química é complicado, porque o que funciona bem em pequena escala não pode ser diretamente ampliado - a física não funciona, "diz Milad Abolhasani, professor assistente de engenharia química e biomolecular na North Carolina State University e autor correspondente de um artigo sobre o trabalho.

"Este desafio levou a um interesse em abordagens de nanofabricação contínua que dependem de síntese baseada em microfluídica precisamente controlada, "Abolhasani diz." Mas testar todas as variáveis ​​relevantes para encontrar a melhor combinação para a fabricação de uma determinada estrutura leva muito tempo devido às limitações das tecnologias de monitoramento existentes - então decidimos construir uma plataforma completamente nova. "

Atualmente, tecnologias de monitoramento microfluídico são fixadas no local, e monitorar a absorção ou fluorescência. Os dados de fluorescência informam qual é o intervalo de emissão do cristal - ou qual a cor da luz que ele emite - o que é importante para aplicações de LED. Os dados de absorção informam o tamanho e a concentração do cristal, que é relevante para todos os aplicativos, bem como seu bandgap de absorção - que é importante para aplicações de células solares.

Para monitorar a fluorescência e a absorção, você precisaria de dois pontos de monitoramento separados. E, sendo fixado no lugar, as pessoas iriam acelerar ou diminuir a taxa de fluxo no canal microfluídico para controlar o tempo de reação da síntese química:quanto mais rápida a taxa de fluxo, menor será o tempo de reação de uma amostra antes de atingir o ponto de monitoramento. Trabalhando 24 horas por dia, esta abordagem permitiria a um laboratório coletar cerca de 300 amostras de dados em 24 horas.

Abolhasani e sua equipe desenvolveram uma tecnologia microfluídica automatizada chamada NanoRobo, em que um módulo de monitoramento espectrográfico que coleta dados fluorescentes e de absorção pode se mover ao longo do canal microfluídico, coleta de dados ao longo do caminho. O sistema é capaz de coletar 30, 000 amostras de dados em 24 horas - acelerando a descoberta, triagem, e otimização de nanocristais semicondutores coloidais, como pontos quânticos perovskita, por duas ordens de magnitude.

E, por causa da capacidade de tradução do novo módulo de monitoramento, o sistema pode estudar o tempo de reação movendo-se ao longo do canal microfluídico, em vez de alterar a taxa de fluxo - que, os pesquisadores descobriram, faz uma grande diferença.

Como o NanoRobo permitiu que os pesquisadores monitorassem o tempo de reação e a taxa de fluxo como variáveis ​​separadas pela primeira vez, Abolhasani foi o primeiro a notar que a velocidade das amostras no canal microfluídico afetava o tamanho e a cor de emissão dos nanocristais resultantes. Mesmo se todos os ingredientes fossem iguais, e todas as outras condições eram idênticas, amostras que se moviam - e se misturavam - em uma taxa mais rápida produziram nanocristais menores. E isso afeta a cor da luz que esses cristais emitem.

"Esta é apenas mais uma maneira de ajustar o comprimento de onda de emissão de nanocristais de perovskita para uso em dispositivos LED, "Abolhasani diz.

A NC State entrou com uma patente provisória cobrindo a NanoRobo e está aberta para explorar as aplicações de mercado em potencial para a tecnologia.

O papel, "Plataforma microfluídica automatizada para estudos sistemáticos de nanocristais de perovskita coloidal:para nanofabricação contínua, "é publicado na revista Lab on a Chip .