En robot kaldet WANDA (med video)

(PhysOrg.com) -- Berkeley Lab-forskere har etableret en revolutionær robot, der fremstiller nanokrystaller, i stand til at producere nanokrystaller med svimlende præcision. Denne enestående robot, ved navn WANDA, giver kolloide nanokrystaller med specialfremstillede egenskaber til elektronik, biologisk mærkning og selvlysende anordninger. Da denne robot styres af softwareprotokoller, begynderbrugere kan instruere WANDA til at udføre komplekse arbejdsgange, der traditionelt kræver omfattende kemi-erfaring.

Kan ikke længere tilskrives menneskelige fejl - Berkeley Lab-forskere har etableret en revolutionær robot, der fremstiller nanokrystaller, i stand til at producere nanokrystaller med svimlende præcision. Denne enestående robot giver kolloide nanokrystaller med specialfremstillede egenskaber til elektronik, biologisk mærkning og selvlysende anordninger.

Denne robotingeniør hedder WANDA (Workstation for Automated Nanomaterial Discovery and Analysis) og er udviklet i samarbejde med Symyx Technologies på Molecular Foundry, en brugerfacilitet i det amerikanske Department of Energy, der er beliggende i Berkeley Lab. Ved at automatisere syntesen af ​​disse nanokrystaller, WANDA omgår de problemer, som traditionelle teknikker står over for, som kan være besværlige og er svære at reproducere fra et laboratorium til det næste. Hvad mere er, WANDA's syntetiske dygtighed kan hjælpe forskere med at gennemskue en stor, forskelligartet pulje af materialer til specifikke applikationer. En sådan kombinatorisk tilgang har været brugt i årtier i den farmaceutiske industri og bliver nu anvendt på nanomaterialer på støberiet.

"WANDA laver nanokrystaller af enestående kvalitet - hver gang - optimeret til forskellige applikationer, " sagde Delia Milliron, Direktør for faciliteten for uorganiske nanostrukturer på Molecular Foundry. "Vi leverer disse til brugerne og er nu lige begyndt at bruge WANDA til at opdage nye nanokrystalsammensætninger med fordelagtige egenskaber."

WANDA's væskehåndteringsrobotik forbereder og initierer reaktioner ved at injicere nanokrystalprækursorkemikalier i en række reaktorer. Efter en række reaktioner er afsluttet, de strukturelle og optiske egenskaber af disse nanokrystaller kan screenes hurtigt, også ved hjælp af automatiserede metoder. WANDA er anbragt inde i et nitrogenfyldt kammer, designet til at forhindre ilt og vand i at interagere med reaktive prækursorkemikalier og friskdannede nanokrystaller. Da denne robot styres af softwareprotokoller, begynderbrugere kan instruere WANDA til at udføre komplekse arbejdsgange, der traditionelt kræver omfattende kemi-erfaring.

Milliron og hendes medforfattere ved Foundry and University of California, Berkeley, har instrueret WANDA til at producere og optimere et mangfoldigt sæt af nanomaterialer under forhold, der er analoge med dem, der anvendes i traditionel kolbebaseret kemi. Startende med bredt undersøgte og praktisk anvendelige nanomaterialer - såsom cadmiumselenid kvanteprikker, hvis størrelse kan justeres til at udsende forskellige farver af synligt lys - holdet viste, hvordan WANDA kan optimere størrelsen, krystalstruktur og luminescensegenskaber af forskellige nanokrystaller.

"Denne teknologi vil ændre den måde, nanovidenskabelig forskning udføres på, " sagde Emory Chan, en senior videnskabelig ingeniørmedarbejder ved Molecular Foundry. "WANDA muliggør ikke kun optimering og masseproduktion af nanopartikler, som vores brugere har brug for, men denne robot letter også eksperimenter, der giver os en dybere forståelse af kemien og fysikken i materialer på nanoskala."

Et papir, der rapporterer denne forskning med titlen, "Reproducerbar, højhastighedssyntese af kolloide nanokrystaller til optimering i multidimensionelt parameterrum, ” optræder i tidsskriftet Nano Letters og er tilgængelig i Nano Letters online. Chenxu Xu, der er co-forfatter af avisen med Chan og Milliron, Alvin Mao, Gang Han, Jonathan Owen og Bruce Cohen.

Dette arbejde blev støttet af DOE's Office of Science.