Автономная лаборатория за день сделала то, на что у людей ушли бы годы
У сотрудников современной лаборатории могут уйти годы на поиски самых пригодных материалов для электронных или фотонных устройств. Пытаясь найти решение для давно известной проблемы улучшения свойств квантовых точек посредством легирования, ученые из США разработали SmartDope, автономную систему, которая определяет метод получения лучших в своем роде веществ за несколько часов или дней.
«Эти легированные квантовые точки - полупроводящие нанокристаллы с точечным добавлением определенных примесей, меняющих их оптические и физико-химические свойства», - пояснил Милад Аболхасани из Университета Северной Каролины. - Они представляют интерес, потому что обладают потенциалом для фотоэлектронных устройств и прочей фотонной и оптоэлектронной техники».
Однако получить квантовые точки наивысшего качества, чтобы максимизировать их эффективность в преобразовании ультрафиолетового света в желаемые длины волн трудно. Ученые не могут найти ответ на вопрос, какова самая лучшая из всех легированных квантовых точек, вот уже десять лет, пишет Phys.org. Так что команда Аболхасани разработала и построила автономную лабораторию, которая может перебирать варианты намного быстрее человека.
Исследователи сообщили SmartDope, какие химикаты-прекурсоры использовать и какой должна быть конечная цель - легированная перовскитовая квантовая точка с наивысшим квантовым выходом, то есть соотношением фотонов, которые излучает квантовая точка (в виде ИК или видимого спектров), к фотонам, которые она поглощает (в виде ультрафиолета). После чего лаборатория приступила к автономным экспериментам в проточном реакторе.
В каждом новом эксперименте SmartDope управлял переменными: относительным количеством перкурсора, температурой, при которой они смешиваются; временем реакции. В конце каждого процесса система сама проводила анализ характеристик квантовых точек, появляющихся из реактора.
За один день работы SmartDope нашел способ синтеза легированных квантовых точек из перовскита, дающих квантовый выход 158%. Это значительно больше, чем предыдущий рекорд в этом классе квантовых точек - 130%. По словам ученых, у людей для достижения такого результата ушли бы годы экспериментов.