Possono essere necessari anni di lavoro di laboratorio mirato per determinare come realizzare materiali della massima qualità da utilizzare in dispositivi elettronici e fotonici progettati per creare, manipolare o rilevare la luce. I ricercatori hanno ora sviluppato un sistema autonomo in grado di identificare come sintetizzare materiali “migliori della categoria” per applicazioni specifiche in poche ore o giorni.
Un sistema autonomo può identificare in ore o giorni come sintetizzare materiali per applicazioni specifiche. Credito immagine: Milad Abolhasani, NC State University
Il lavoro è stato in parte sostenuto dalla National Science Foundation degli Stati Uniti e pubblicato come documento ad accesso aperto su Advanced Energy Materials.
Il nuovo sistema, chiamato SmartDope, è stato sviluppato per affrontare una sfida di lunga data riguardante il miglioramento delle proprietà dei materiali chiamati punti quantici di perovskite mediante il “doping”, introducendo intenzionalmente impurità nei materiali per modulare le loro proprietà.
“Questi particolari punti quantici sono interessanti perché sono promettenti per i dispositivi fotovoltaici di prossima generazione e altri dispositivi fotonici e optoelettronici”, afferma Milad Abolhasani, autore corrispondente di un articolo su SmartDope e ingegnere chimico presso Università statale della Carolina del Nord.
“Ad esempio, potrebbero essere utilizzati per migliorare l’efficienza delle celle solari perché possono assorbire lunghezze d’onda della luce UV che le celle solari non assorbono in modo efficiente e convertirle in lunghezze d’onda della luce che le celle solari sono molto efficienti nel convertire in elettricità”.
Sebbene questi materiali siano molto promettenti, c’è stata una sfida nello sviluppo di modi per sintetizzare punti quantici della massima qualità possibile per massimizzare la loro efficienza nel convertire la luce UV nelle lunghezze d’onda della luce desiderate.
“Avevamo una domanda semplice”, dice Abolhasani. “Qual è il miglior punto quantico drogato possibile per questa applicazione? Ma rispondere a questa domanda utilizzando tecniche convenzionali potrebbe richiedere 10 anni. Quindi abbiamo sviluppato un laboratorio autonomo che ci consente di rispondere a questa domanda in poche ore”.
Una volta ricevute le informazioni iniziali su quali sostanze chimiche lavorare e un obiettivo designato, SmartDope inizia a eseguire esperimenti in modo autonomo in un reattore a flusso continuo che utilizza quantità estremamente piccole di sostanze chimiche per condurre rapidamente esperimenti di sintesi dei punti quantici.
“Abbiamo trovato la soluzione migliore per questo materiale in un giorno”, ha affermato Abolhasani.
Fonte: NSF
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