Çok kullanışlı! Programlanabilir perovskit nanotelleri, blok kopolimer kompozit malzemeleri gerçekleştirin
Yüksek anizotropik fotoelektronik özelliklere sahip tek boyutlu nanomalzemeler enerji hasadı, esnek elektronikler ve biyomedikal görüntüleme ekipmanlarında kullanılabilir. Malzeme bilimi ve nanoteknolojide, nanotelleri yerel olarak kontrol edilen kompozisyon ve oryantasyon ile doğru bir şekilde birleştirmek ve böylece yeni optoelektronik cihaz tasarımlarını gerçekleştirmek için üç boyutlu modelleme yöntemleri kullanılabilir. Yeni bir raporda, Zhou Nanjia (transliterasyon) ve Harvard Üniversitesi, Weiss Biyostimülasyon Mühendisliği Enstitüsü, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve Carvery Enerji Nanobilim Enstitüsü'nden disiplinlerarası bir araştırma ekibi, 3 boyutlu basılı bir nano geliştirdi. Kompozit mürekkep.
Parlak koloidal sezyum perovskitten (CsPbX3, burada X = Cl, Br I) oluşan Perovskite nanotel-blok kopolimer supramoleküler nanokompozit, polistiren-poli içinde asılı parlak nanoteller Stiren-izopren blok kopolimer matrisinde, nanotellerin hizalanması programlanmış baskı yolu kullanılarak tanımlanır. Bilim adamı, yüksek polarizasyon absorpsiyonu ve emisyon özelliklerine sahip optik nanokompozitler yaptı. Bu teknolojinin çok yönlülüğünü vurgulamak için optik depolama, şifreleme, algılama ve tam renkli ekranlar dahil olmak üzere çeşitli cihazlar üretildi.Bu araştırma şu anda Science Advances bülteninde yayınlandı.
Yarı iletken nanotellerin benzersiz anizotropik fotoelektron özellikleri, kuantum etkilerinden ve dielektrik etkilerden kaynaklanır ve elektronik ve fotonik alanlarında geniş bir uygulama alanına sahiptir. Tek boyutlu nanomalzemeleri düzlemlere ve üç boyutlu yapılara doğru bir şekilde yazarak, optoelektronik cihazları monte etmenin yeni yolları açılabilir. Şu anda bildirilen birçok yarı iletken tel türü ile karşılaştırıldığında, perovskit kristal yapıya sahip sezyum kurşun halojenür nanotelleri (CsPbX3) optoelektronik uygulamalarda birçok avantaja sahiptir. Çekirdek-kabuk yapısına sahip geleneksel koloidal yarı iletken nanokristaller ile karşılaştırıldığında, kurşun halojenür perovskit nanokristaller süper parlak özelliklere sahiptir ve kapsülleme kabuğu olmadan neredeyse tek tip kuantum verimi gösterir.
Malzeme bilimcileri, tüm görünür spektrum boyunca parlak, ayarlanabilir emisyon oluşturmak için perovskitlerin halojen bileşimini ve bant boşluğunu değiştirebilirler. Perovskite nanotelleri benzersiz malzeme özelliklerine ve yüksek kuantum verimlerine sahiptir ve sıvı kristal ekran (LCD) arkadan aydınlatma, spektral bölme, polarize ışık dedektörleri ve optik olarak pompalanmış lazerler alanlarında potansiyel uygulamalara sahiptir. Araştırmacılar, selüloz liflerinden oluşan ve bir hidrojel matrisinde düzenlenmiş bir yapı oluşturmak için doğrudan mürekkeple yazma (DIW) yoluyla ekstrüzyon tabanlı 3B baskı dahil olmak üzere çeşitli düzlemsel ve üç boyutlu modelleme yöntemlerini keşfettiler.
Bununla birlikte, DIW'nin fotonik cihazların fonksiyonel yapısındaki genel uygulaması araştırılmayı beklemektedir.Bu çalışmada, perovskit nanotel dolgulu blok kopolimer matrisinden oluşan polarize optik yapı tasarlanmış, basılmış ve karakterize edilmiştir. Bu amaçla, perovskit nanotel demetlerinin silindirik mikrofaz polistiren-polistiren (SIS) blok kopolimer matrisine gömülü olduğu bir nanokompozit mürekkep geliştirildi. Metaller, yarı iletkenler ve blok kopolimerler ve dielektrik nanoteller dahil olmak üzere diğer anizotropik malzemelerin bu yöntem kullanılarak benzer bir programlama yöntemiyle desenlendirilebilmesi beklenmektedir.
Bilim insanları, SIS konsantrasyonunu değiştirerek, doğrudan mürekkeple yazma için gereken kayma incelme davranışını ve viskoelastik tepkiyi geliştirmek için nanotellerden oluşan farklı mürekkepler oluşturdu. Transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve küçük açılı x-ışını saçılması (SAXS) ölçümleri, SIS blok kopolimer filamanlarının sıralı altıgen mikro bölgelerini ortaya çıkardı ve basılı cis-cspbbr3 nanokompozitin baskı yönü boyunca oldukça düzenlenmiş olduğunu ortaya çıkardı. Bu mod yöntemi, polarizasyon ve açısal emisyonu etkilemek için basılı optik kompozitlerde programlanabilir nanotel oryantasyonuna izin verir. Doğrudan mürekkep yazma işleminde, MatLab, Slic3r ve CIMCO tarafından üretilen g-kodu, baskı yolunu oluşturmak için kullanılır ve cam nozül, cam lameller üzerinde bir nano-kompozit yapı oluşturmak için kullanılır.
Nanokompozit malzemelerin üç boyutlu baskısında dijital olarak programlanmış polarizasyon anizotropisinin uygulanmasını gösteren araştırmacılar, ilk olarak 3 bitlik gri tonlamalı görüntü pikselleri (200 x 200 µm) tasarladılar. Bilim insanları, bu teknolojiyi kullanarak, bir kerede birden çok kez (solucanlar) okuyan veri depolama aygıtlarını yazmak için kullanılan, optik bellek olarak gelişmiş bir grafik yapısını gerçekleştirdiler. Baskı yapısı, çok katmanlı bir yapıyı yazdırarak her katmanda farklı optik bilgileri depolayabilir, böylece şifrelenmiş belleğin güvenlik şifrelemesini gerçekleştirebilir. Prensibi kanıtlamak için, "L-I-G-H-T" harfi, her harfin farklı yüksekliklerden gözlendiği beş katmanlı bir cihaza yerleştirildi.
Rastgele yönlerde "H" ve "I" harflerini yazdırın ve şeffaf matristeki her harfi seçici olarak gözlemlemek için uygun bir açıda bir polarizör kullanın. Ayrıca bilim adamları, h harfi gibi malzemeleri esneterek emisyon modunu şifreleme olasılığını da gösterdiler. Mekanik germe sırasında farklı optik desenlerin görünüp kaybolduğu deri benzeri malzemelerin düzenlenmesinde dinamik kamuflaj yaratma olasılığı öngörülmektedir. Bu konsept, o zamandan beri renk karıştırma için yaygın olarak kullanılan RGB (kırmızı, yeşil ve mavi) kuantum noktalarını simüle etmek için genişletildi. Bu amaçla, araştırmacılar, kırmızı ve mavi nanotellerden oluşan bir halojenür perovskit elde etmek için anyon değişim reaksiyonunu kullandılar.
Ve ayarlanabilir çok kanallı renkli bir ekran oluşturmak için çok malzemeli 3B baskıyı kullanın. Perovskit nanotelleri henüz görüntüleme uygulamaları için en uygun malzeme olmasa da, bu çalışma nanotellerin kompozisyonunu ve hizalamasını dijital montaj yoluyla programlı olarak kontrol etme yeteneğini vurgulamaktadır. CIE (aydınlatma komisyonu) renklilik diyagramında, çoklanmış RGB dizisinin ayarlanabilir spektral yanıtı ve karşılık gelen renk aralığı gösterilir ve renk ayarı için basılı ekran tarafından sağlanan basit tasarım gösterilir. Geleneksel kuantum nokta renkli filtrelere dayanan sıvı kristal ekranların aksine, bu çalışmadaki basılı film, aynı zamanda "aktif" renk filtresi olarak da bilinen doğrudan polarize bir foton düşürücü kullanır.
Araştırmacılar, daha yüksek ekran uygulama verimliliği elde etmek için nanotellerin sentezini ve baskısını iyileştirmeyi amaçlamaktadır.Bu şekilde, blok kopolimer matris ile doldurulmuş perovskit nanotellerden oluşan doğrudan yazma nanokompozit mürekkebin birçok yerde kullanılabileceği kanıtlanmıştır. Tasarımda optoelektronik cihazlar için desen tasarımı. Nanotellerin bileşimi ve düzenlemesi, bilgi depolama, şifreleme, mekanik optik algılama ve optik ekran alanlarındaki uygulamalar için optik nanokompozitler oluşturmak üzere programlandı. Bu yeni keşif, yumuşak bir polimer matris içine sarılmış anizotropik bileşenlere sahip işlevsel cihazları hızlı bir şekilde tasarlamak ve üretmek için bir yol sağlayacaktır.
