Хіміки проаналізували квантові точки по ходу їх синтезу в мікроканалі
Американські хіміки створили платформу для отримання в мікроканалах наночастинок, яка дозволяє прямо в процесі синтезу відстежувати їх оптичні властивості. Це дозволило отримати перовскитні квантові точки з заданими властивостями, йдеться в статті, опублікованій в.
Використання хімічного синтезу мікроканалів дозволяє проводити велику кількість однакових реакцій в умовах обмеженого обсягу. Часто, якщо хімічну реакцію неможливо здійснити в об'ємному середовищі, використання мікрофлюїдних пристроїв є єдиним способом збільшити її вихід. Але для того, щоб правильно підібрати умови такої реакції - швидкість рідини і концентрації окремих компонентів - необхідно проводити аналіз реакційної суміші по ходу протікання реакції. У мікроканалах реакція проходить у рухомому середовищі, тому такий аналіз є досить скрутним. Пристрої для вивчення стану реакційної суміші є нерухомими і дозволяють отримувати тільки один вид даних. Наприклад, у разі спектроскопічних досліджень це зазвичай або тільки спектри поглинання, або тільки спектри люмінесценції.
У своїй роботі американські вчені запропонували нову конфігурацію мікрофлюїдної платформи, за допомогою якої можна проводити аналіз прямо по ходу протікання реакції в рухомому середовищі. Мікрофлюїдна частина цього пристрою складається з трьох вхідних каналів, в які з певною швидкістю подаються окремі компоненти реакційної суміші і несуче рідке середовище. Після змішування компонентів рідина потрапляє в довгий мікрореактор (довжиною від трьох сантиметрів до майже двох метрів), уздовж якого рухається пристрій для аналізу спектрів поглинання і флуоресценції вмісту мікроканалу. Сама по собі ця система не є мікрофлюїдним чіпом, але дозволяє оцінювати стан реакційної суміші за заданих умов і підбирати необхідні для синтезу умови: концентрацію компонентів реакційної суміші, довжину каналу і швидкість потоку несучої середовища.
Для перевірки роботи запропонованого пристрою вчені за допомогою нього підібрали умови, необхідні для синтезу квантових точок (напівпровідникових наночастинок) змішаного броміду цезію і свинцю CsPbBr3 зі структурою перовскиту. Такі кристали використовуються як світловипромінювальні елементи, тому необхідно дуже точно контролювати їх розмір і оптичні властивості.
Виявилося, що при перебігу по каналу хімічна реакція призводить до зміни розміру і оптичних властивостей квантових точок. Тому залежно від часу, проведеного в реакційній зоні (тобто швидкості потоку середовища), можна отримати частинки, які випромінюють світло різної довжини хвилі. Проаналізувавши спектри поглинання і флуоресценції частинок за різних умов, вчені змогли підібрати такі швидкості потоку, які необхідні для отримання квантових точок, що випромінюють у всьому видимому діапазоні спектру - від червоного кольору до фіолетового.
Автори роботи зазначають, що за допомогою запропонованого пристрою можна отримувати до 30 тисяч спектрів на день як з однофазних, так і з багатофазних середовищ, що приблизно на два порядку більше, ніж можна отримати традиційними методами. Вчені сподіваються, що надалі розроблена мікрофлюїдна платформа дозволить оптимізувати параметри синтезу великої кількості різних матеріалів (в першу чергу, металів і напівпровідників), що дозволить значно підвищити можливий вихід таких реакцій.
Світловипромінюючі елементи на основі квантових точок через жорсткий зв'язок їх розміру та оптичних властивостей пропонують використовувати для абсолютно різних застосувань. Одним з можливих варіантів застосування є вивчення ракових пухлин. Крім цього, квантові точки можна використовувати для друку з нанорозв'язком. А не так давно масив таких напівпровідникових наночастинок запропонували використовувати як прототип нейронної мережі.