Synthesis of Cesium Lead Halide Perovskite Nanocrystals in a Droplet-Based Microfluidic Platform: Fast Parametric Space Mapping

Nano Letters

Volumn 16, Issue 3, 2016, Pages 1869-1877

  Lignos, Ioannis ^a   Stavrakis, Stavros ^a   Nedelcu, Georgian ^a,b   Protesescu, Loredana ^a,b   Demello, Andrew J ^a   Kovalenko, Maksym V ^a,b  

^a ETH ZURICH   (Switzerland)

^b SWISS FEDERAL LABORATORIES FOR MATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Switzerland)

Author keywords

droplets; halides; microfluidics; nanocrystals; Perovskites; quantum dots

Indexed keywords

ASSOCIATION REACTIONS; BOTTLES; CESIUM; CHEMICAL REACTIONS; DROPS; LEAD; MAPPING; MICROFLUIDICS; NANOCRYSTALS; PEROVSKITE; PHOTOLUMINESCENCE; REACTION KINETICS; SEMICONDUCTOR QUANTUM DOTS;

ABSORPTION MEASUREMENTS; DROPLET-BASED MICROFLUIDICS; FAST REACTION KINETICS; HALIDES; INORGANIC NANOCRYSTALS; OPTIMIZED SYNTHESIS; REACTION PARAMETERS; REACTION TEMPERATURE;

METAL HALIDES;

EID: 84960510046     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b04981     Document Type: Article

References (81)

1. Grätzel, M. Nat. Mater. 2014, 13, 838-842 10.1038/nmat4065
2. Green, M. A.; Ho-Baillie, A.; Snaith, H. J. Nat. Photonics 2014, 8, 506-514 10.1038/nphoton.2014.134
3. Park, N.-G. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2423-2429 10.1021/jz400892a
4. Zhou, H.; Chen, Q.; Li, G.; Luo, S.; Song, T.-B.; Duan, H.-S.; Hong, Z.; You, J.; Liu, Y.; Yang, Y. Science 2014, 345, 542-546 10.1126/science.1254050
5. Chung, I.; Lee, B.; He, J.; Chang, R. P. H.; Kanatzidis, M. G. Nature 2012, 485, 486-489 10.1038/nature11067
6. Stranks, S. D.; Eperon, G. E.; Grancini, G.; Menelaou, C.; Alcocer, M. J. P.; Leijtens, T.; Herz, L. M.; Petrozza, A.; Snaith, H. J. Science 2013, 342, 341-344 10.1126/science.1243982
7. Xing, G.; Mathews, N.; Sun, S.; Lim, S. S.; Lam, Y. M.; Graetzel, M.; Mhaisalkar, S.; Sum, T. C. Science 2013, 342, 344-347 10.1126/science.1243167
8. Nie, W.; Tsai, H.; Asadpour, R.; Blancon, J.-C.; Neukirch, A. J.; Gupta, G.; Crochet, J. J.; Chhowalla, M.; Tretiak, S.; Alam, M. A.; Wang, H. L.; Mohite, A. D. Science 2015, 347, 522-525 10.1126/science.aaa0472
9. Dong, Q.; Fang, Y.; Shao, Y.; Mulligan, P.; Qiu, J.; Cao, L.; Huang, J. Science 2015, 347, 967-970 10.1126/science.aaa5760
10. Shi, D.; Adinolfi, V.; Comin, R.; Yuan, M.; Alarousu, E.; Buin, A.; Chen, Y.; Hoogland, S.; Rothenberger, A.; Katsiev, K.; Losovyj, Y.; Zhang, X.; Dowben, P. A.; Mohammed, O. F.; Sargent, E. H.; Bakr, O. M. Science 2015, 347, 519-522 10.1126/science.aaa2725
11. Saidaminov, M. I.; Adinolfi, V.; Comin, R.; Abdelhady, A. L.; Peng, W.; Dursun, I.; Yuan, M.; Hoogland, S.; Sargent, E. H.; Bakr, O. M. Nat. Commun. 2015, 6, 8724 10.1038/ncomms9724
12. Walters, G.; Sutherland, B. R.; Hoogland, S.; Shi, D.; Comin, R.; Sellan, D. P.; Bakr, O. M.; Sargent, E. H. ACS Nano 2015, 9, 9340-9346 10.1021/acsnano.5b03308
13. Jeon, N. J.; Noh, J. H.; Yang, W. S.; Kim, Y. C.; Ryu, S.; Seo, J.; Seok, S. I. Nature 2015, 517, 476-480 10.1038/nature14133
14. National Renewable Energy Laboratory (NREL). Best Research-Cell Efficiencies; http://www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency
15. Zhu, H.; Fu, Y.; Meng, F.; Wu, X.; Gong, Z.; Ding, Q.; Gustafsson, M. V.; Trinh, M. T.; Jin, S.; Zhu, X.-Y. Nat. Mater. 2015, 14, 636-642 10.1038/nmat4271
16. Dou, L.; Yang, Y. M.; You, J.; Hong, Z.; Chang, W.-H.; Li, G.; Yang, Y. Nat. Commun. 2014, 5, 5404 10.1038/ncomms6404
17. Sutherland, B. R.; Johnston, A. K.; Ip, A. H.; Xu, J.; Adinolfi, V.; Kanjanaboos, P.; Sargent, E. H. ACS Photonics 2015, 2, 1117-1123 10.1021/acsphotonics.5b00164
18. Maculan, G.; Sheikh, A. D.; Abdelhady, A. L.; Saidaminov, M. I.; Hague, M. A.; Murali, B.; Alarousu, E.; Mohammed, O. F.; Wu, T.; Bakr, O. M. J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 3781-3786 10.1021/acs.jpclett.5b01666
19. Guo, Y.; Liu, C.; Tanaka, H.; Nakamura, E. J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 535-539 10.1021/jz502717g
20. Yakunin, S.; Sytnyk, M.; Kriegner, D.; Shrestha, S.; Richter, M.; Matt, G. J.; Azimi, H.; Brabec, C. J.; Stangl, J.; Kovalenko, M. V.; Heiss, W. Nat. Photonics 2015, 9, 444-449 10.1038/nphoton.2015.82
21. Tan, Z.-K.; Moghaddam, R. S.; Lai, M. L.; Docampo, P.; Higler, R.; Deschler, F.; Price, M.; Sadhanala, A.; Pazos, L. M.; Credgington, D.; Hanusch, F.; Bein, T.; Snaith, H. J.; Friend, R. H. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 687-692 10.1038/nnano.2014.149
22. Sutherland, B. R.; Hoogland, S.; Adachi, M. M.; Wong, C. T. O.; Sargent, E. H. ACS Nano 2014, 8, 10947-10952 10.1021/nn504856g
23. Xing, G.; Mathews, N.; Lim, S. S.; Yantara, N.; Liu, X.; Sabba, D.; Grätzel, M.; Mhaisalkar, S.; Sum, T. C. Nat. Mater. 2014, 13, 476-480 10.1038/nmat3911
24. Zhang, Q.; Ha, S. T.; Liu, X.; Sum, T. C.; Xiong, Q. Nano Lett. 2014, 14, 5995-6001 10.1021/nl503057g
25. Deschler, F.; Price, M.; Pathak, S.; Klintberg, L. E.; Jarausch, D.-D.; Higler, R.; Huettner, S.; Leijtens, T.; Stranks, S. D.; Snaith, H. J.; Atatüre, M.; Phillips, R. T.; Friend, R. H. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1421-1426 10.1021/jz5005285
26. Zhang, F.; Zhong, H.; Chen, C.; Wu, X.-G.; Hu, X.; Huang, H.; Han, J.; Zou, B.; Dong, Y. ACS Nano 2015, 9, 4533-4542 10.1021/acsnano.5b01154
27. Tyagi, P.; Arveson, S. M.; Tisdale, W. A. J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 1911-1916 10.1021/acs.jpclett.5b00664
28. Huang, H.; Susha, A. S.; Kershaw, S. V.; Hung, T. F.; Rogach, A. L. Adv. Sci. 2015, 2, 1500194 10.1002/advs.201500194
29. Li, G.; Tan, Z.-K.; Di, D.; Lai, M. L.; Jiang, L.; Lim, J. H.-W.; Friend, R. H.; Greenham, N. C. Nano Lett. 2015, 15, 2640-2644 10.1021/acs.nanolett.5b00235
30. Wong, A. B.; Lai, M.; Eaton, S. W.; Yu, Y.; Lin, E.; Dou, L.; Fu, A.; Yang, P. Nano Lett. 2015, 15, 5519-5524 10.1021/acs.nanolett.5b02082
31. Schmidt, L. C.; Pertegas, A.; Gonzalez-Carrero, S.; Malinkiewicz, O.; Agouram, S.; Minguez Espallargas, G.; Bolink, H. J.; Galian, R. E.; Perez-Prieto, J. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 850-853 10.1021/ja4109209
32. Jang, D. M.; Park, K.; Kim, D. H.; Park, J.; Shojaei, F.; Kang, H. S.; Ahn, J.-P.; Lee, J. W.; Song, J. K. Nano Lett. 2015, 15, 5191-5199 10.1021/acs.nanolett.5b01430
33. Chen, Z.; Li, H.; Tang, Y.; Huang, X.; Ho, D.; Lee, C.-S. Mater. Res. Express 2014, 1, 015034 10.1088/2053-1591/1/1/015034
34. Ha, S. T.; Liu, X.; Zhang, Q.; Giovanni, D.; Sum, T. C.; Xiong, Q. Adv. Opt. Mater. 2014, 2, 838-844 10.1002/adom.201400106
35. Zhu, F.; Men, L.; Guo, Y.; Zhu, Q.; Bhattacharjee, U.; Goodwin, P. M.; Petrich, J. W.; Smith, E. A.; Vela, J. ACS Nano 2015, 9, 2948-2959 10.1021/nn507020s
36. Gonzalez-Carrero, S.; Galian, R. E.; Perez-Prieto, J. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 9187-9193 10.1039/C4TA05878J
37. Hassan, Y.; Song, Y.; Pensack, R. D.; Abdelrahman, A. I.; Kobayashi, Y.; Winnik, M. A.; Scholes, G. D. Adv. Mater. 2016, 28, 566-573 10.1002/adma.201503461
38. Protesescu, L.; Yakunin, S.; Bodnarchuk, M. I.; Krieg, F.; Caputo, R.; Hendon, C. H.; Yang, R. X.; Walsh, A.; Kovalenko, M. V. Nano Lett. 2015, 15, 3692-3696 10.1021/nl5048779
39. Nedelcu, G.; Protesescu, L.; Yakunin, S.; Bodnarchuk, M. I.; Grotevent, M. J.; Kovalenko, M. V. Nano Lett. 2015, 15, 5635-5640 10.1021/acs.nanolett.5b02404
40. Akkerman, Q. A.; D'Innocenzo, V.; Accornero, S.; Scarpellini, A.; Petrozza, A.; Prato, M.; Manna, L. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10276-10281 10.1021/jacs.5b05602
41. Zhang, D.; Eaton, S. W.; Yu, Y.; Dou, L.; Yang, P. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 9230-9233 10.1021/jacs.5b05404
42. Park, Y.-S.; Guo, S.; Makarov, N. S.; Klimov, V. I. ACS Nano 2015, 9, 10386-10393 10.1021/acsnano.5b04584
43. Wang, Y.; Li, X.; Song, J.; Xiao, L.; Zeng, H.; Sun, H. Adv. Mater. 2015, 27, 7101-7108 10.1002/adma.201503573
44. Song, J.; Li, J.; Li, X.; Xu, L.; Dong, Y.; Zeng, H. Adv. Mater. 2015, 27, 7162-7167 10.1002/adma.201502567
45. Yakunin, S.; Protesescu, L.; Krieg, F.; Bodnarchuk, M. I.; Nedelcu, G.; Humer, M.; De Luca, G.; Fiebig, M.; Heiss, W.; Kovalenko, M. V. Nat. Commun. 2015, 6, 8056 10.1038/ncomms9056
46. Swarnkar, A.; Chulliyil, R.; Ravi, V. K.; Irfanullah, M.; Chowdhury, A.; Nag, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 15424-15428 10.1002/anie.201508276
47. Wang, Y.; Leck, K. S.; Van Duong Ta; Chen, R.; Nalla, V.; Gao, Y.; He, T.; Demir, H. V.; Sun, H. Adv. Mater. 2015, 27, 169-175 10.1002/adma.201403237
48. Dang, C.; Lee, J.; Breen, C.; Steckel, J. S.; Coe-Sullivan, S.; Nurmikko, A. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 335-339 10.1038/nnano.2012.61
49. Dang, C.; Nurmikko, A. MRS Bull. 2013, 38, 737-742 10.1557/mrs.2013.183
50. Chen, O.; Zhao, J.; Chauhan, V. P.; Cui, J.; Wong, C.; Harris, D. K.; Wei, H.; Han, H.-S.; Fukumura, D.; Jain, R. K.; Bawendi, M. G. Nat. Mater. 2013, 12, 445-451 10.1038/nmat3539
51. Carbone, L.; Nobile, C.; De Giorgi, M.; Sala, F. D.; Morello, G.; Pompa, P.; Hytch, M.; Snoeck, E.; Fiore, A.; Franchini, I. R.; Nadasan, M.; Silvestre, A. F.; Chiodo, L.; Kudera, S.; Cingolani, R.; Krahne, R.; Manna, L. Nano Lett. 2007, 7, 2942-2950 10.1021/nl0717661
52. Mahler, B.; Nadal, B.; Bouet, C.; Patriarche, G.; Dubertret, B. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18591-18598 10.1021/ja307944d
53. Brandt, R. E.; Stevanovic, V.; Ginley, D. S.; Buonassisi, T. MRS Commun. 2015, 5, 265-275 10.1557/mrc.2015.26
54. Kovalenko, M. V.; Manna, L.; Cabot, A.; Hens, Z.; Talapin, D. V.; Kagan, C. R.; Klimov, V. I.; Rogach, A. L.; Reiss, P.; Milliron, D. J.; Guyot-Sionnest, P.; Konstantatos, G.; Parak, W. J.; Hyeon, T.; Korgel, B. A.; Murray, C. B.; Heiss, W. ACS Nano 2015, 9, 1012-1057 10.1021/nn506223h
55. Niu, G.; Ruditskiy, A.; Vara, M.; Xia, Y. Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 5806-5820 10.1039/C5CS00049A
56. Phillips, T. W.; Lignos, I. G.; Maceiczyk, R. M.; deMello, A. J.; deMello, J. C. Lab Chip 2014, 14, 3172-3180 10.1039/C4LC00429A
57. Elvira, K. S.; i Solvas, X. C.; Wootton, R. C. R.; deMello, A. J. Nat. Chem. 2013, 5, 905-915 10.1038/nchem.1753
58. Teh, S.-Y.; Lin, R.; Hung, L.-H.; Lee, A. P. Lab Chip 2008, 8, 198-220 10.1039/b715524g
59. Edel, J. B.; Fortt, R.; deMello, J. C.; deMello, A. J. Chem. Commun. 2002, 1136-1137 10.1039/b202998g
60. Chan, E. M.; Alivisatos, A. P.; Mathies, R. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13854-13861 10.1021/ja051381p
61. Baek, J.; Allen, P. M.; Bawendi, M. G.; Jensen, K. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 627-630 10.1002/anie.201006412
62. Kwon, B.-H.; Lee, K. G.; Park, T. J.; Kim, H.; Lee, T. J.; Lee, S. J.; Jeon, D. Y. Small 2012, 8, 3257-3262 10.1002/smll.201200773
63. Nightingale, A. M.; Krishnadasan, S. H.; Berhanu, D.; Niu, X.; Drury, C.; McIntyre, R.; Valsami-Jones, E.; deMello, J. C. Lab Chip 2011, 11, 1221-1227 10.1039/C0LC00507J
64. Lignos, I.; Protesescu, L.; Stavrakis, S.; Piveteau, L.; Speirs, M. J.; Loi, M. A.; Kovalenko, M. V.; deMello, A. J. Chem. Mater. 2014, 26, 2975-2982 10.1021/cm500774p
65. Maceiczyk, R. M.; deMello, A. J. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 20026-20033 10.1021/jp506259k
66. Lignos, I.; Stavrakis, S.; Kilaj, A.; deMello, A. J. Small 2015, 11, 4009-4017 10.1002/smll.201500119
67. Sebastian Cabeza, V.; Kuhn, S.; Kulkarni, A. A.; Jensen, K. F. Langmuir 2012, 28, 7007-7013 10.1021/la205131e
68. Khan, S. A.; Duraiswamy, S. Lab Chip 2012, 12, 1807-1812 10.1039/c2lc21198j
69. Duraiswamy, S.; Khan, S. A. Small 2009, 5, 2828-2834 10.1002/smll.200901453
70. Zhang, L.; Niu, G.; Lu, N.; Wang, J.; Tong, L.; Wang, L.; Kim, M. J.; Xia, Y. Nano Lett. 2014, 14, 6626-6631 10.1021/nl503284x
71. Khan, S. A.; Günther, A.; Schmidt, M. A.; Jensen, K. F. Langmuir 2004, 20, 8604-8611 10.1021/la0499012
72. Erdem, E. Y.; Cheng, J. C.; Doyle, F. M.; Pisano, A. P. Small 2014, 10, 1076-1080 10.1002/smll.201302379
73. Leonard, J.; Dumas, N.; Causse, J.-P.; Maillot, S.; Giannakopoulou, N.; Barre, S.; Uhring, W. Lab Chip 2014, 14, 4338-4343 10.1039/C4LC00780H
74. Abolhasani, M.; Coley, C. W.; Xie, L.; Chen, O.; Bawendi, M. G.; Jensen, K. F. Chem. Mater. 2015, 27, 6131-6138 10.1021/acs.chemmater.5b02821
75. Krishnadasan, S.; Brown, R. J. C.; deMello, A. J.; deMello, J. C. Lab Chip 2007, 7, 1434-1441 10.1039/b711412e
76. Toyota, A.; Nakamura, H.; Ozono, H.; Yamashita, K.; Uehara, M.; Maeda, H. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 7527-7534 10.1021/jp911876s
77. Maceiczyk, R. M.; Lignos, I. G.; deMello, A. J. Curr. Opin. Chem. Eng. 2015, 8, 29-35 10.1016/j.coche.2015.01.007
78. Ibáñez, M.; Zamani, R.; LaLonde, A.; Cadavid, D.; Li, W.; Shavel, A.; Arbiol, J.; Morante, J. R.; Gorsse, S.; Snyder, G. J.; Cabot, A. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4060-4063 10.1021/ja211952z
79. Shavel, A.; Cadavid, D.; Ibáñez, M.; Carrete, A.; Cabot, A. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1438-1441 10.1021/ja209688a
80. Lesnyak, V.; George, C.; Genovese, A.; Prato, M.; Casu, A.; Ayyappan, S.; Scarpellini, A.; Manna, L. ACS Nano 2014, 8, 8407-8418 10.1021/nn502906z
81. Martínez, E. C. Ind. Eng. Chem. Res. 2005, 44, 8796-8805 10.1021/ie050165m