De productie van kwantumstippen hervormen door continue stroming en duurzame technologieën

Naarmate de vraag naar innovatieve materialen blijft groeien – met name in reactie op de technologische en milieu -uitdagingen van vandaag – onderzoek naar nanomaterialen in opkomst als een strategisch veld. Onder deze materialen trekken kwantumstippen bijzondere aandacht vanwege hun unieke eigenschappen en een breed scala aan toepassingen. Een team van onderzoekers van Uliège heeft onlangs een belangrijke bijdrage geleverd door een duurzamere benadering van de productie van deze nanostructuren voor te stellen.

Kwantumstippen (QD’s) zijn halfgeleiderdeeltjes ter grootte van nanometer met unieke optische en elektronische eigenschappen. Hun vermogen om licht te absorberen en uit te stoten met hoge precisie maakt ze ideaal voor gebruik in zonnecellen, LED’s, medische beeldvorming en sensoren.

In een recent onderzoek ontwikkelden onderzoekers van Uliège het eerste geïntensiveerde, schaalbare proces om cadmium chalcogenide kwantumstippen te produceren (halfgeleidende verbindingen die veel worden gebruikt in opto -elektronica en nanotechnologie) in water met behulp van een nieuwe, biocompatibele chalcogenide -bron (chemische elementen zoals sulfur, sulefur, sulfur, sulefur, en tellurium).

In tegenstelling tot traditionele methoden die afhankelijk zijn van organische oplosmiddelen, biedt dit volledig waterige en continue stroomproces ongeëvenaarde duurzaamheid, veiligheid en veelzijdigheid – een grote sprong voorwaarts in de verantwoordelijke productie van geavanceerde nanomaterialen.

Een samenwerking tussen twee uliège-laboratoria: de Citos (Center for Integrated Technology en Organic Synthese) en de MSLAB, leidde tot het ontwerpen van een nieuw in water oplosbare chalcogenide-bron en een volledig geïntegreerd stroomproces dat biocompatibele, hoogwaardige QD’s levert. De resultaten worden gepubliceerd in Chemische wetenschapterwijl een bredere beoordeling van de productie van duurzame Quantum Dot onlangs te zien was in Materials Science and Engineering r.

“Dit idee kwam oorspronkelijk van peptidesynthese, waarbij TCEP een bekend in water oplosbaar reductiemiddel is”, legt Jean-Christophe Monbaliu, directeur van Citos, uit. “We zagen een unieke kans om het te gebruiken als een veiliger, schaalbaar chalcogeenoverdracht middel – en het werkte opmerkelijk goed.”

Om de interactie tussen TCEP en chalcogenen (zwavel, selenium en tellurium beter te begrijpen, werkte Citos samen met spectroscopie -expert Cédric Malherbe (MSLAB). Met behulp van in situ Raman -spectroscopie werden ze reactieroutes in realtime gevolgd – een zeldzame aanpak in dit veld.

“Dit was een echte teaminspanning”, zegt Malherbe. “We hebben state-of-the-art analytische hulpmiddelen gebruikt om reactiepaden in realtime te volgen-iets dat zelden op dit gebied wordt gedaan.”

Het systeem dat ze ontwikkelden, verbetert niet alleen de productiviteit, maar vermindert het afval, het energieverbruik en de noodzaak van naverwerking aanzienlijk. “Hoewel op cadmium gebaseerde kwantumstippen zeer efficiënt zijn, blijft hun toxiciteit een zorg-vooral onder steeds strikte milieuvoorschriften”, voegt Carlotta Campalani, onderzoeker bij de Citos toe. “We onderzoeken nu groenere, minder giftige alternatieven die nog steeds topprestaties leveren.”

Dit onderzoek biedt een realistische en verantwoordelijke weg naar de productie van nanomaterialen op industriële schaal-en weerspiegelt de toewijding van Uliège aan innovatie op het kruispunt van chemie, duurzaamheid en technologieën voor morgen.