Amphetamine abuse is an enduring problem in many developed nations, including Sweden. It causes lasting damage both to its users and in the form of increased strain on healthcare services. It is therefore critical that police be equipped with the tools necessary to rapidly and accurately identify any samples in order to combat this scourge. Current analysis methods rely on large complex machines such as gas-chromatographs. This causes a significant bottleneck as all samples must be sent to lab for analysis. In this report the potential application of graphene quantum dots(GQDs) as a sensor for amphetamine has been studied. These offer a potentially quick and cheap analysis method that could be integrated into an easily portable detector. It was found that GQDs synthesised by a simple method from citric acid shows increased photo-luminescence in the presence of amphetamine. The response is largely linear with increasing concentrations of amphetamine within an interval of 1mM-200mM. This indicates they may very well serve as a sensing element of an amphetamine detector. / Amfetaminmissbruk har länge varit ett problem i många industrialiserade länder, inklusive Sverige. Det skapar långvariga skador både på dess användare och i form av ökade kostnader för hälsovården. Det är därför kritiskt att polisen ges de verktyg som behövs för att snabbt och precist kunna analysera prov. Nuvarande analysmetoder använder sig av stora avancerade maskiner so som gas-kromatografer. Detta skapar en flaskhals då alla prov som tas måste skickas till labb för analys. I denna rapport har användningen av grafen kvantprickar (GQD) som en sensor för amfetamin studerats. Dessa har potentialen att ge en snabb och enkel analysmetod som skulle kunna integreras i portabel sensor. GQD:er syntetiserade med en simpel metod från citronsyra visas i dessa experiment ha ökad fotoluminiscens när de är lösta tillsammans med amfetamin. Denna respons är linjär relativt till koncentrationen av amfetamin inom intervallet 1mM-200mM. Detta indikerar att dessa GQD:er mycket väl kan användas som ett sensorelement i en amfetamindetektor.

Kvantprickar är intressanta för tillverkning av solceller på grund av möjligheten att justera bandgapet beroende på kvantpricksstorleken. I detta examensarbete har alternativa arkitekturer av PbS kvantprickssolceller testats samt att påverkan av olika lager har utvärderats. Först framställdes en kort reproducerbarhetsstudie av PbS kvantprickssolceller, där de tillverkade solcellerna gav låg effektivitet jämfört med litteraturen. En jämförelse av att använda ZnO eller magnesiumdopat ZnO (MZO) utfördes, där solcellerna med MZO presterade bättre än solcellerna med ZnO. Vidare testades påverkan av att ta bort hål- jämfört med elektrontransporterande lagret, där det elektrontransporterande lagret visade sig vara väsentligt för att solcellen skulle fungera medan solcellen fortfarande kunde fungera utan det håltransporterande lagret. Dessutom testades en inverterad solcellstruktur, där alla producerade solceller hade en effektivitet under 0,09 %. Det testades också att använda en annan ligandlösning och lösningsmedel för det ligandutbyte som behövs för det ljusabsorberande kvantprickslagret i solcellen. Detta gjordes med ammoniumjodid för ligandutbytet för att senare använda lösningmedlet propylenkarbonat, filmerna som producerades med det nya ligandutbytet var av dålig kvalitet och gav solceller med låg effektivitet. Slutligen genomfördes en kort studie av glödgningstemperaturen för ett tunt lager av MZO, där man fann att MZO kristalliserade vid 250℃, 300℃ och 350℃ när det glödgades i 30 minuter. / Quantum dots are of great interest for producing solar cells due to the possibility of tuning the bandgap depending on the quantum dot size. In this Masters's thesis project alternative architectures of PbS quantum dot solar cells have been tested and the influences of different layers have been evaluated. First, a short reproducibility study of the PbS quantum dot solar cell was produced, where it could be seen that the fabricated solar cells gave low efficiencies compared to literature. A comparison of using ZnO or magnesium doped ZnO (MZO) was performed, where the solar cells using MZO performed better than the solar cells using ZnO. Furthermore, the influence of removing the hole compared to the electron transporting layer was tested, where the electron transporting layer proved to be essential for the solar cell to function while it still could function without the hole transporting layer. Additionally, an inverted solar cell structure was tested, but only produced solar cells with efficiencies below 0.09 %. It was also tested to use another ligand solution and solvent for the ligand exchange needed for the light-absorbing quantum dot layer in the solar cell. This was done using ammonium iodide for the ligand exchange to later disperse the quantum dots in propylene carbonate, although the films produced with the new ligand exchange were of poor quality and gave low-efficiency solar cells. Lastly, a short study of the annealing temperature of an MZO thin-film was realised, where it was found that the MZO crystallised at 250℃, 300℃, and 350℃ when annealed for 30 minutes.

Lead Halide Perovskite is emerging quickly as a promising material for the future solar cellsthanks to their inherent good optoelectrical properties along with their cheap and facile fabri-cation. However, their main drawback before commercialization is their weak stability. In thiswork, a novel carbon-coated perovskite quantum dot has been synthesized, and is to the extentof our knowledge, for the first time. The coated perovskite quantum dots show a remarkable in-creased stability under different conditions while in solution. Their photoluminescence intensityalso increased as time went on, exceeding that of the uncoated perovskite quantum dots aftera few weeks. These coated perovskite quantum dots, while not fully characterized and thusnot fully understood show a promising way on how to combat the low stability in perovskites.Further, Copper/Copper(I)Iodide core/shell nanowires were synthesized as a transparent inte-grated hole transport layer/electrode for solar cells. While limited due to the low controlledfabrication process used, they providing a solid base for further research on the material to beused in solar cells. / Bly-halid perovskite har snabbt utvecklats och visar sig vara ett lovande material till framti-dens solceller tack vare dess optoelektriska egenskaper samt dess billiga och lätta tillverkn-ingsprocess. Dock, så brister materialet på grund av dess dåliga stabilitet innan de kan kommer-sialieras fullt ut. I detta projekt har kol-överdragen perovskite kvantprickar framställts, och ärtill den omfattning vi besitter, för första gången. De coatade perovskite kvantprickarna visade enförvånadsvärd stabilitet under olika tillstånd, och även en ökning i dess photoluminescens efternågra veckor. Dessa kvantprickar, dock ej ännu fullt förstådda och mer karaktärisering krävs, ärett lovande alternativ till att lösa perovskitens låga stabilitet. Vidare har koppar/koppar(I)jodidcore/shell nanotrådar tillverkats som en transparent integrerar håltransport material/elektrodför solceller med goda egenskaper. Trotts sin begränsning i den framställningsprocess som an-vändes ger dem en lovande bas för framtida forskning på materialet.

Zero-dimensional graphene (carbon) quantum dots have been drawing attention in bio-related applications since their discovery, especially for their optical properties, chemical stability, and easily modifiable surface.  This thesis focuses on the green synthesis of nitrogen-doped graphene quantum dots (GQDs) for dual-mode bioimaging with X-ray fluorescence (XRF) and optical fluorescence. Both conventional and microwave- (MW-)assisted solvothermal methods were followed to investigate the precursors’ effect on the synthesized GQDs. The MW-assisted method permitted the synthesis of uniform GQDs with an excitation-independent behavior, due to highly controllable reaction conditions. It was demonstrated that the molecular structure of the precursors influenced the optical fluorescence properties of the GQDs. Thus, both blue- (BQDs) and red-emitting (RQDs) GQDs were obtained by selecting specific precursors, leading to emission maxima at 438 and 605 nm under the excitation wavelengths of 390 and 585 nm, respectively.  Amine-functionalized Rh nanoparticles (NPs) were chosen as the X-ray fluorescence (XRF) active core, synthesized via MW-assisted hydrothermal method with a custom designed sugar ligand as the reducing agent. These NPs were conjugated with BQDs using EDC-NHS treatment. The hybrid Rh-GQDs NPs exhibited green emission (520 nm) under 490 nm excitation and led to a reduced cytotoxicity with respect to bare Rh NPs, highlighting the passivation role of the GQDs via the real-time cell analysis (RTCA) assay. The hybrid complex constituted a multimodal bioimaging contrastagent, tested with confocal microscopy (in vitro) and XRF phantom experiments. / Sedan deras upptäckt har nolldimensionella kvantprickar av grafen (kol) uppmärksammats inom biorelaterade applikationer, särskilt för deras optiska egenskaper, kemiska stabilitet och enkelt modifierbara yta. Denna avhandling fokuserar på en grön syntesmetod av kvävedopade grafen-kvantprickar för bimodal bioavbildning med röntgenfluorescens och optisk fluorescens. Både konventionella och mikrovågs-assisterade solvotermiska syntesmetoder användes för att undersöka metodernas effekt på de syntetiserade kvantprickarna. Den mikrovågs-assisterade metoden möjliggjorde syntes av uniforma kvantprickar med exciteringsoberoende egenskaper på grund av mycket kontrollerbara reaktionsförhållanden. Det demonstrerades att den molekylära strukturen hos prekursorerna påverkade de optiska fluorescensegenskaperna hos grafen-kvantprickarna. Genom att välja specifika prekursorer erhölls kvantprickar som emitterar i både blått och rött ljus, motsvarande emissionsmaxima vid 438 respektive 605 nm under excitering vid 390 respektive 585 nm. Amin-funktionaliserade Rh-nanopartiklar valdes som en aktiv kärna för röntgenfluorescens, syntetiserad genom en mikrovågs-assisterad hydrotermisk metod med en specialdesignad sockerligand som reduktionsmedel. Dessa nanopartiklar konjugerades med blåemitterande kvantprickar genom EDC-NHS-behandling. De hybrida nanopartiklarna uppvisade grön emission (520 nm) under 490 nm excitation och ledde till en minskad cytotoxicitet uppmätt genom cellanalys i realtid (RTCA) jämfört med endast Rh-nanopartiklar, vilket framhävde passiveringsrollen som kvantprickarna spelar. Hybridkomplexet utgjorde ett multimodalt kontrastmedel för bioavbildning, vilket demonstrerades med konfokalmikroskopi (in vitro) och fantomexperiment med röntgenfluorescens.

storage devices in micro sizes are receiving more and more attention. One of them, on-paper Microsupercapacitors (MSCs), has become a key energy storage device because of its good mechanical flexibility and high power density. In this project, a triphase system with electrochemically exfoliated graphene and graphene quantum dots to synergistically stabilize PEDOT:PSS in ethylene glycol/water solvent was developed for scalable and reliable inkjet printing. Without any post-treatment, the printed patterns with a large thickness (up to 9 μm, about 0.4 μm per layer) attain a sheet resistance of as low as 4 Ω2−1 and high resolution at a small drop spacing of 10 μm. Thanks to these feature, the areal capacitance of the on-paper MSCs can reach >2 mF cm−2 at a high scan rate of 1000 mV s−1. The device also exhibits excellent mechanical flexibility, long cycle life (>95% capacitance retention after 10000 cycles CV test) and long service time (retain 84% capacitance after 4 months in air without any encapsulation). Moreover, we can directly print the interconnect to connect 4 devices on paper substrate in series or in parallel and thus get rid of metal current collector. / Med den snabba utvecklingen av flexibel och bärbar elektronik får energilagringsenheter i mikrostorlek allt mer uppmärksamhet. En av dem, mikrosuperkondensatorer (MSC) på papper, har blivit en viktig energilagringsenhet på grund av sin goda mekaniska flexibilitet och höga effekttäthet. I det här projektet utvecklades ett trefasigt system med elektrokemiskt exfolierad grafen och grafenkvantprickar för att synergistiskt stabilisera PEDOT:PSS i etylenglykol/vattenlösningsmedel för skalbar och tillförlitlig bläckstråleutskrift. Utan någon efterbehandling uppnår de tryckta mönstren med stor tjocklek (upp till 9 μm, ca 0,4 μmper lager) ett arkmotstånd på så lågt som 4 Ω2−1 och hög upplösning vid ett litet droppavstånd på 10 μm. Tack vare dessa egenskaper kan den ytliga kapacitansen hos MSC på papper nå >2 mF cm−2 vid en hög skanningshastighet på 1000 mV s−1. Anordningen uppvisar också utmärkt mekanisk flexibilitet, lång livslängd (>95% kapacitansbehållning efter 10000 cykler i CV-test) och lång livslängd (behåller 84% kapacitans efter 4 månader i luft utan inkapsling). Dessutom kan vi direkt skriva ut kopplingen för att ansluta fyra enheter på papperssubstratet i serie eller parallellt och på så sätt bli av med metallströmkollektorn.