Nieuws

Kwantumdot uit de labrobot

Een combinatie van flowchemie en kunstmatige intelligentie ontwikkelt binnen een uur volautomatisch een recept voor kwantumdots in elke gewenste kleur, en gaat ze dan meteen produceren op kilogramschaal.

Volgens Milad Abolhasani en collega’s van North Carolina State University is hun Artificial Chemist (versie 2.0) rijp voor praktijktoepassingen, valt te lezen het tijdschrift Advanced Intelligent Systems. Voorlopig synthetiseert de kunstchemicus, waarvan de eerste proof-of-principleversie 1.0 een half jaar geleden het licht zag, maar één model kwantumdots: anorganische loodhalideperovskiet-nanokristallen, te omschrijven als CsPbX3. Bestraal je die met uv-licht, dan geven ze zichtbaar licht af. De golflengte hangt af van de kristaldiameter én van de identiteit van die X’en: Cl, Br of I.

Om die golflengte in te stellen gebruikt Abolhasani twee microflowreactoren in serie, in de vorm van buisjes die zijn opgerold tot een spiraal. De eerste kweekt CsPbBr3-kristallen die groen licht geven, halverwege het zichtbare spectrum. In de tweede reactor vervang je de bromide-ionen deels door jodide, wat de kleur via geel naar rood laat verschuiven, of door chloride voor blauwe en paarse tinten. Bij de uitlaat zit een spectrometer die de kleur beoordeelt en feedback geeft aan de AI, die dan het recept kan bijstellen.

Dat alles speelt zich af in een driefasensysteem. Door de buisjes stroomt een inerte olie als drager. De grondstoffen zitten in tolueendruppeltjes in die olie. Deze druppeltjes, die werken als een soort reactor-in-een-reactor, worden afgewisseld door belletjes van een inert gas en zo gescheiden gehouden van elkaar. Zo kun je elke druppel afzonderlijk samenstellen en volgen. Het maakt het tevens overbodig om voor elk nieuw experiment de microreactoren schoon te spoelen.

Een filmpje geeft wat meer details van deze elektrieke chemieker.

Volgens Abolhasani kun je kwantumdots ook handmatig synthetiseren in laboratoriumglaswerk, maar de procedure is ingewikkeld en de reproduceerbaarheid valt tegen. De microreactoren werken veel nauwkeuriger. Als de AI enkele uren oefent op de basisregels van de receptuur, heeft hij een nieuwe kleur binnen 40 minuten in de vingers. Waarna het systeem naadloos overschakelt op massaproductie van die dots, waarbij je moet denken aan een capaciteit van enkele kilogrammen per etmaal. 

Met de nodige aanpassingen lijkt het opzetje ook geschikt voor andere recepten waarbij je procescondities en verhoudingen tussen reactanten proefondervindelijk moet bepalen.

Abdel-Latif, K. et al. (2020) Advanced Intelligent Systems 2000245

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

C2W Social Media

Logo Twitter

Logo Linkedin

Wordt abonnee/lid

Logo KNCV

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!