Ultragraficky vyvolané a intenzivnější reakce nabízejí facilní, přesně kontrolovatelnou a všestranně syntetický způsob výroby světlých materiálů, které často nemohou být připraveny konvenčními technikami.
Ultrazvuková krystalizace a srážení perovskitových krystalů je vysoce účinná a hospodárnější technika, která umožňuje produkovat perovskite nanocrystals v průmyslovém měřítku pro hromadnou výrobu.

Ultrazvuková syntéza perovskite Nanocrystals

Organic-anorganické olovo halogenidy perovskites vykazují výjimečné optoelektronické vlastnosti, jako je vysoká absorpce světla, velmi dlouhá životnost nosiče, délka nosiče difúze, a vysoká pohyblivost nosiče, což perovskite sloučeniny vynikající funkční materiál pro vysoce výkonné aplikace v solárních panelech, LED, fotodetektory, lasery, atd.
Ultrazvuku je jednou ze fyzikálních metod urychlení různých organických reakcí. Krystalizační proces je ovlivněn a kontrolován ultrazvukovou úpravou, což vede k ovladatelným vlastnostem jednokrystalického perovskitu nanopitem.

TEM obrázky pro CH₃Nh₃Telefonní ústředna₃ QDs a s a (b) bez ultrazvukové léčby.

Případové studie ultrazvukové syntéze perovskite

Výzkum provedl a rozmanité typy ultrazvukem pomáhal perovskite krystal růst. Obecně platí, že perovskite krystaly se připravují metodou tekutého růstu. Aby se vysrážely perovskitové krystaly, pomalu se snižuje rozpustnost cílových vzorků a snižuje se v roztoku prekurzorů. Ultrazvukové srážení perovskite nano krystalů je založena především na antisolventní kalení.

Ultrazvuková krystalizace perovskite Nanocrystals

Jang et al. (2016) hlásí úspěšný ultraultrasonicky asistované syntéze olovnatého halogenidu perovskite nanocrystals. Použití ultrazvukového protokolu APbX₃ perovskite nanocrystals s širokým rozsahem skladeb, kde A = CH₃Nh₃, Cs nebo HN = CHNH₃ (formamidinium), a X = CL, br nebo já, se vysmívaly. Při ultrazvuku se zrychluje proces prekurzorů (AX a PbX)₂) v toluenu a míra rozpuštění určuje rychlost růstu nanocrystals. Následně výzkumný tým vyrobí vysoce citlivé fotosnímač tak, že homogenně roztočí vrstvu nanocrystals na velkoplošných substrátech z oxidu křemičitého.

Rozdělení velikosti částic CH3NH3PbBr3 (a) s a (b) bez ultrazvukové léčby.
Chen et al. 2017

Ultrazvuková Asymetrical krystalizace perovskite

Peng et al. (2016) vyvinul novou metodu růstu založenou na kavitačně vyvolané asymetrické krystalizaci (CTAC), která podporuje heterogenní jádro tím, že poskytuje dostatek energie k překonání nukleační bariéry. Krátce, zavedli velmi krátké ultrazvukové impulzy (≈ 1SEC) do roztoku, když dosáhl nízké hladiny supersytosti, s antisolventilační výpary. Ultrazvukový puls se zavádí při vysoké úrovni supersytosti, kde kavitace vyvolává nadměrné nukleační události, a tím i nárůst množství drobných krystalů. Smíšený, MAPbBr₃ monokrystalické filmy se na povrchu různých substrátů rozrůstaly během několika hodin po cyklické ultrazvuku.

Ultrazvuková syntéza Perovskitních kvantových teček

Chen et al. (2017) přítomné ve své výzkumné práci efektivní metoda pro přípravu perovskite kvantové tečky (QDs) pod ultrazvukové ozařování. Ultrazvuku se používá jako mechanická metoda s cílem urychlit srážení perovskite kvantové tečky. Krystalizační proces perovskitových kvantových teků je zesílen a řízen ultrazvukovou úpravou, což vede k přesně přizpůsobené velikosti nanokrystalů. Analýza struktury, velikosti částic a morfologie perovskitových kvantových teků ukázala, že ultrazvuková krystalizace dává menší velikostčástic a jednotnější distribuci velikosti částic. Pomocí ultrazvukové (= sonochemické) syntézy, to bylo také možné vyrábět perovskite kvantové tečky s různými chemickými kompozicemi. Tyto různé složení perovskitových krystalů, které nemohou dosáhnout emisních špiček a adsorpčních hran CH₃Nh₃Pbx₃ (X = CL, br a I), které vedlo k extrémně širokému barevnému rozsahu.

ultrazvukové Dispersion

Ultraspolehlivá suspenze nanočástic a inkoustů je spolehlivou technikou, kterou je třeba homogenně rozptýleni před aplikováním nanosuspenze na substráty, jako jsou mřížky nebo elektrody. (viz Belchi et al. 2019; Pichler et al. 2018)
Ultrazvuková disperze snadno zpracovává vysoké pevné koncentrace (např. pasty) a distribuuje nanočástice do jednorozptýlených částic tak, aby byla vyrobena jednotná suspenze. To zaručuje, že při následné aplikaci, když je substrát povrstven, žádné shlukávání, jako jsou aglomeráty, zhoršuje výkonnost povlaku.

Ultrazvuková disperze připravuje jednotná nanovelikost suspenze: Zelená křivka – před sonikací/červenou křivkou po sonaci

Ultrazvukové procesory pro Perovskitické srážky

Hielscher Ultrasonics navrhuje a vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové systémy pro sonochemickou syntézu vysoce kvalitních perovskitních krystalů. Jako vedoucí trhu a s dlouhodlouhými zkušenostmi s ultrazvukovým zpracováním napomáhá Hielscher Ultrazvuková služba svým zákazníkům z prvního testu proveditelnosti k optimalizaci zpracování na finální instalaci průmyslových ultrazvukových procesorů pro výrobu ve velkém měřítku. Hielscher nabízí kompletní portfolio od laboratorních a lavicových ultrazvukových zařízení až po průmyslové ultrazvukové procesory, a tak vám může doporučit ideální zařízení pro váš nanojístalský proces.
Všichni ultraultrasonicátory Hielscher jsou přesně kontrolovatelné a mohou být vyladěny z velmi nízkých na velmi vysoké amplitudy. Amplituda je jedním z hlavních činitelů, které ovlivňují dopad a destruktivitu procesů sonikace. Hielscher Ultrasonika’ ultrazvukové procesory dodávají široké spektrum amplitudů, které pokrývají rozsah velmi mírných a měkkých až velmi intenzivních a ničivých aplikací. Volba pravého nastavení amplitudy, zesilovače a sonotroda umožňuje nastavit požadovaný Ultrazvukový dopad pro váš specifický proces. Hielscherova speciální buněčná vložka MPC48 – MultiPhaseCavitator (viz obr. vlevo) – umožňuje nastříknout druhou fázi přes 48 kanyly jako tenký kmen do kavitační horké skvrny, kde vysoce výkonné ultrazvukové vlny rozptýlou obě fáze do homogenní směsi. MultiPhaseCavitator je ideální k zahájení krystalických bodů a ke kontrole srážecí reakce perovskite nanocrystals.
Nekvalitní průmyslový ultrazvukový procesor dokáže dodávat mimořádně vysoké amplitudy. Amplitudy až do 200 μm lze snadno spustit v 24/7 provozu. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici vlastní ultrazvukové sonotrody. Robustnost Hielscherova ultrazvukového zařízení umožňuje 24/7 provoz při vysoké službě a v náročném prostředí.
Naši zákazníci jsou spokojeni s vynikající robustností a spolehlivostí systémů Hielscher ultrazvuku. Instalace v oblastech náročné aplikace, náročných prostředí a 24/7 provoz zajišťuje efektivní a hospodárné zpracování. Ultrazvuková zesilování procesu zkracuje dobu zpracování a dosahuje lepších výsledků, tedy vyšší kvality, vyšších výnosů, inovačních výrobků.
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators: