Ingenjörer vid Oregon State University har framgångsrikt visat att en reaktor med kontinuerligt flöde kan producera högkvalitativa nanopartiklar genom att använda mikrovågsassisterad uppvärmning - i huvudsak samma krafter som värmer upp matrester med sådan effektivitet.

Istället för att värma upp gårdagens pizza, dock, detta koncept kan ge en teknisk revolution.

Det kan förändra allt från tillverkning av mobiltelefoner och tv-apparater till förfalskningssäkra pengar, förbättrade solenergisystem eller snabb identifiering av trupper i strid.

Resultaten, nyligen publicerad i Material Bokstäver , är i huvudsak ett "proof of concept" att en ny typ av nanopartikelsproduktionssystem faktiskt ska fungera på kommersiell nivå.

"Detta kan vara det stora steget som tar kontinuerliga flödesreaktorer till storskalig tillverkning, "sa Greg Herman, en docent och kemiingenjör vid OSU College of Engineering. "Vi är alla ganska glada över de möjligheter som denna nya teknik kommer att ge."

Nanopartiklar är utomordentligt små partiklar i spetsen för framstegen inom många biomedicinska, optiska och elektroniska fält, men exakt kontroll av deras bildning behövs och "hot injection" eller andra existerande syntetiska metoder är långsamma, kostsam, ibland giftigt och ofta slösaktigt.

Ett "kontinuerligt flöde"-system, däremot är som en kemisk reaktor som hela tiden rör sig. Det kan gå snabbt, billig, mer energieffektiv, och erbjuder lägre tillverkningskostnader. Dock, uppvärmning är nödvändig i en del av processen, och tidigare gjordes det bäst endast i små reaktorer.

Den nya forskningen har visat att mikrovågsuppvärmning kan göras i större system med höga hastigheter. Och genom att variera mikrovågseffekten, den kan exakt kontrollera kärnbildningstemperaturen och den resulterande storleken och formen på partiklar.

"För de applikationer vi har i åtanke, kontrollen av partikellikformighet och storlek är avgörande, och vi kan också minska materialavfall, ", sa Herman. "Att kombinera kontinuerligt flöde med mikrovågsuppvärmning kan ge oss det bästa av två världar – stora, snabba reaktorer med perfekt kontrollerad partikelstorlek."

Forskarna sa att detta både borde spara pengar och skapa tekniker som fungerar bättre. Förbättrad LED -belysning är en möjlighet, samt bättre TV -apparater med mer exakta färger. Bredare användning av halvledarbelysning kan minska energianvändningen för belysning med nästan 50 procent nationellt. Mobiltelefoner och andra bärbara elektroniska enheter kan använda mindre ström och hålla längre på en laddning.

Tekniken lämpar sig också bra för skapandet av bättre "taggants, " eller föreningar med specifika infraröda emissioner som kan användas för exakt, omedelbar identifiering – oavsett om det handlar om en falsk $20-sedel eller en fientlig stridsvagn som saknar korrekt kodning.

I den här studien, forskare arbetade med blyselenidnanopartiklar, som är särskilt bra för taggant-teknologierna. Andra material kan syntetiseras med denna reaktor för olika tillämpningar, inklusive kopparsink tenn sulfid och koppar indium diselenide för solceller.

Nya Oregon-jobb och företag utvecklas redan från detta arbete.

OSU-forskare har ansökt om patent på aspekter av denna teknik, och arbetar med privat industri i olika applikationer. Shoei elektroniska material, en av samarbetspartnerna, strävar efter "quantum dot"-system baserade på detta tillvägagångssätt, och nyligen öppnade nya tillverkningsanläggningar i Eugene, Malm., att använda detta syntetiska tillvägagångssätt för quantum dot-aktiverade tv-apparater, smartphones och andra enheter.