Erweiterung und Optimierung der kontinuierlichen Synthese von Kern/Schale/Schale Halbleiter-Nanopartikeln durch mikrofluidische Hochtemperatur-Komponenten

Abstract

Fluoreszente Nanopartikel aus Halbleitermaterialien haben in den letzten Jahren beständig an Einfluss in Bereichen gewonnen, in denen es um Detektion, Nachverfolgung oder Modifikation von definierten Eigenschaften geht. Je präsenter ein System am Markt vertreten ist, desto anspruchsvoller werden auch die Anforderungen an die Größenordnung der darstellbaren Mengen sowie die Reproduzierbarkeit. Für technische, als auch biologische Anwendungen gehören verlässliche und reproduzierbare Eigenschaften, die sich in den optischen sowie elektronischen Daten widerspiegeln, zu den wichtigsten Notwendigkeiten.

Als Grundlage dienen die Arbeiten von Mekis sowie Niehaus, die während ihrer Promotionszeit ein Flusssystem entwickelt haben, dass unter anderem zur Darstellung von CdSe-Kernen benutzt werden konnte, und Tran[24], die sich basierend darauf mit alternativen Schalensystemen und ihren Präparationen im kontinuierlichen Modus befasst hat. In dieser Arbeit werden folgende Projekte bearbeitet:

• Optimierung des bestehenden Flussreaktors zur Synthese von CdSe-Kernen mit einer Emission von 500 bis 625 nm sowie höherer Quantenausbeuten durch Verwendung von Komponenten, die einen Betrieb bei Temperaturen bis 350 °C zulassen • Untersuchung der Möglichkeit zur Erzeugung von dotierten CdSe-Kernen im Fluss mit einer Blauverschiebung im Emissionsmaximum • Erweiterung des Reaktors um ein weiteres Modul zur Umhüllung der CdSe-Kerne mit zwei voneinander unabhängigen Schalen zur Darstellung von Kern/Schale/Schale bzw. Kern/Alloy-Schale/Schale-Partikeln • Etablierung von Syntheseeinstellungen zur Präparation von doppelt umschalten Nanopartikeln mit einem Emissionsmaximum von 550 bis 625 nm • Erhöhung des Umsatzes zur Produktion von Halbleiter-Nanopartikeln mit dem Ziel des wirtschaftlich erfolgreichen Verkaufs • Entwicklung einer Steuerungssoftware, die Produktionsabläufe automatisch durchführen und kontrollieren kann

This PhD thesis deals with the enhancement of a continuous flow reactor for the production of semiconductor nanoparticles. This system has been initially studied by Niehaus for the syntheses of core and core/shell particles. Through optimization and adaption of the system, the syntheses of more complex core/shell/shell structures have become feasible. During this work a variety of core/alloy-shell/shell nanoparticles with an emission maximum between 550 and 625 nm has been synthesized.