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Bioengineering

Millifluidics para la síntesis química y Estudios mecanicistas Tiempo de resolver

Published: November 27, 2013 doi: 10.3791/50711
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2,3, 1, 4, 1,2
1Center for Advanced Microstructures and Devices (CAMD), Louisiana State University, 2Center for Atomic-Level Catalyst Design, Cain Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, 3Department of Biological and Agricultural Engineering, Louisiana State University, 4Argonne National Laboratory

Summary

Dispositivos Millifluidic se utilizan para la síntesis controlada de nanomateriales, análisis de resolución temporal de los mecanismos de reacción y la catálisis de flujo continuo.

Abstract

Procedimientos que utilizan dispositivos millifluidic para la síntesis química y estudios sobre el mecanismo de resolución temporal se describen tomando tres ejemplos. En la primera, se describe la síntesis de ultra pequeños nanoclusters de cobre. El segundo ejemplo proporciona su utilidad para la investigación de tiempo resuelto cinética de las reacciones químicas mediante el análisis de la formación de nanopartículas de oro utilizando en la espectroscopia de absorción de rayos X in situ. El último ejemplo demuestra la catálisis de reacciones de flujo continuo dentro del canal millifluidic recubiertos con catalizador nanoestructurado.

Introduction

(LOC) dispositivos Lab-on-a-chip para la síntesis química han demostrado ventaja significativa en términos de aumento de la transferencia de masa y calor, control de reacción superior, de alto rendimiento y más seguro ambiente de la operación 1. Estos dispositivos se pueden clasificar en fluidos de chips con sede y dispositivos fluídicos nonchip basado. Entre los fluidos basados ​​en chips, microfluidos está bien investigado y un tema bien cubierto en la literatura 2-5. Sistemas LOC Nonchip basadas utilizan reactores tubulares 6. Convencionalmente, los sistemas de microfluidos se utilizan para un control preciso y la manipulación de fluidos que están geométricamente limitados a escala submilimétrica. Recientemente hemos introducido el concepto de millifluidics basadas en chip, que se pueden utilizar para la manipulación de fluidos en los canales en escala milimétrica (ya sea ancho o profundidad o ambos de los canales son al menos un milímetro de tamaño) 7-9. Además, los chips de millifluidic son relativamente fáciles de fabricar WHIle ofrece un control similar sobre caudales y la manipulación de reactivos. Estos chips también podrían ser operadas a mayores caudales, la creación de tiempos de residencia más pequeñas, por lo tanto, ofrece la posibilidad de ampliación de la síntesis controlada de nanopartículas con distribución de tamaño estrecha. Como ejemplo, recientemente hemos demostrado la síntesis de ultra pequeños nanoclusters de cobre y les caracterizado utilizando en la espectroscopia de absorción de rayos X in situ, así como TEM. Capacidad para obtener pequeñas tiempos de residencia dentro de los canales millifluidic en combinación con el uso de MPEG, que es bidentado muy eficiente PEGilado agente estabilizador para la formación de coloides estables de nanoclusters de cobre 7.

Además de la síntesis de los productos químicos y los nanomateriales, los millifluidics podrían ofrecer, debido al mayor volumen y la concentración en el área de la sonda, una plataforma sintético que es más generalizado y eficaz para los estudios cinéticos resueltas en el tiempo y también achieVes una mejor relación señal-ruido que los sistemas de microfluidos 7,10. Se demuestra el uso de chip de millifluidic como un ejemplo para el análisis de resolución temporal del crecimiento de nanoestructuras de oro de la solución utilizando in situ XAS con una resolución de tiempo tan pequeño como 5 mseg 11.

También, la mayoría de los reactores de micro desarrollados hasta la fecha para aplicaciones de catálisis se basan en 12,13 de silicio. Su fabricación es caro, además de pequeños volúmenes generados los hace inadecuados para la fabricación a gran escala. Los dos métodos generales para el revestimiento de los canales con nanocatalizadores - químicas y físicas, a menudo denominados como procedimientos de revestimiento de silicio, son actualmente en boga 14,15. Además de la fabricación de micro caro, la obstrucción de los canales hace que la catálisis de micro reactor puede no ser adecuado para la fabricación a gran escala. Aunque microrreactores se han utilizado para la catálisis heterogénea en micro-flujo continuo a través de procesos EARLIer 16-18, la capacidad de controlar la dimensión y morfología de los catalizadores nanoestructurados de oro incrustados dentro de los canales de flujo continuo nunca fue explorado antes. Recientemente hemos desarrollado una tecnología para el recubrimiento de los canales millifluidic con Au catalizadores, después de haber controlado la morfología nano y dimensiones (Figura 5) 11, para llevar a cabo la catálisis de reacciones químicas industrialmente importantes. A modo de ejemplo, hemos demostrado la conversión de 4-nitrofenol en 4-aminofenol catalizada por oro nanoestructurado recubierto dentro de los canales millifluidic. Teniendo en cuenta que un solo chip reactor de millifluidic puede producir índices de flujo de 50-60 ml / h, 7 de alto rendimiento y la síntesis controlada de productos químicos es posible ya sea a través de la operación de flujo continuo o el procesamiento en paralelo.

Con el fin de aprovechar las posibilidades que ofrecen las millifluidics, con algunos ejemplos que se describen como antes, también demuestran un fácil de usardispositivo millifluidic que es portátil y tiene los todos los componentes necesarios, como los chips millifluidic, colectores, controladores de flujo, bombas y conexiones eléctricas integrada. Tal dispositivo millifluidic, como se muestra en la Figura 7, que ahora está disponible en la empresa Millifluidica LLC ( www.millifluidica.com ). El manuscrito también proporciona protocolos utilizando el dispositivo de millifluidic de mano, tal como se describe a continuación, para la síntesis controlada de nanomateriales, análisis resuelta en el tiempo de los mecanismos de reacción y la catálisis de flujo continuo.

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Protocol

Millifluidics set-up: Compra un chip millifluidic (hecha de polímero de tereftalato de poliéster) de Microplumbers Microsciences LLC, que tiene canales serpenteantes con dimensiones de 2 mm (W) x 0,15 mm (H) x 220 mm (L). Utilice FEP Tubería con dimensiones de 0,25 mm de diámetro, 1/16 en OD, para conectar el chip a la bomba. Utilice dos bombas diferentes para los dos experimentos diferentes. Usar P-Bomba para el primer experimento (nanopartículas de cobre) y el dispositivo millifluidic para el segundo experimento (nanopartículas de oro). Para minimizar el problema de las burbujas de gas dentro de los canales, solución recién preparada NaBH4 se dejó abierta en reposo durante ~ 10-15 minutos antes de bombear en el chip de manera que las burbujas de gas escapen de la solución. Este paso fue seguido por todos nuestros experimentos.

1. Síntesis de Ultra-pequeños agregados de cobre nano (UCNCs)

  1. Productos químicos requeridos: Obtener cobre (II) nitrahidrato de TE, borohidruro de sodio, gránulos de hidróxido de sodio y O-[2 - (3-mercaptopropionilamino) etil] glicol-O 'metilpolietilenglicol (PM = 5000) [MPEG] y el uso de todos los productos químicos sin purificación adicional. Use agua nanopura (18,2 MΩ-cm) para el experimento.
  2. Usar P-bomba regulada bajo presión de nitrógeno para el experimento. Prueba de las bombas con agua como disolvente a diferentes presiones antes del experimento que se correlaciona con los caudales correspondientes (ml / h). Enjuague el reactor millifluidic y tubos con agua desionizada antes del inicio del experimento.
  3. Disolver 174 mg (0,95 mmol) de cobre (II) nitrato y 610 mg (0,122 mmol) de O-[2 - (3-mercaptopropionilamino) etil] glicol-O 'metilpolietilenglicol en 28 ml de agua nanopura y mantenerlos en un vial para ser conectado con un canal de entrada
  4. Mantener otra solución de 111 mg (2,93 mmol) de borohidruro de sodio y 102 mg (2,78 mmol) de hidróxido de sodio en 28 ml (pH ~ 13) en un vial diferente y conectarse con laotro canal de entrada.
  5. El flujo tanto de las soluciones de forma simultánea dentro del reactor millifluidic a diferentes caudales (que figuran a continuación) y recoger el UCNCs resultantes en la salida en vial de vidrio. Se purga la solución con nitrógeno y almacenarlo bajo nitrógeno.
  6. Operar las bombas bajo diferentes presiones constantes de 50 mbar (6,81 ml / h), 100 mbar (14,31 ml / h), 200 mbar (32,7 ml / h) y 300 mbar (51,4 ml / h) a temperatura ambiente durante la síntesis de UCNCs a diferentes caudales.

Mientras que el procedimiento de síntesis se demostró utilizando la millifluidic puesta a punto con P-bomba, sino que también puede llevarse a cabo utilizando el dispositivo millifluidic de mano de Millifluidica.

2. Tiempo Resuelto En estudios cinéticos in situ en las nanopartículas de oro Formación

  1. Productos químicos requeridos: Obtener ácido cloroáurico (HAuCl4 3H 2 O). Meso-2 ,3-dimercaptosuccínico (DMSA) y borohidruro de sodio y #160, y utilizar todos los productos químicos sin purificación adicional. Use agua nanopura (18,2 MΩ-cm) para el experimento.
  2. El uso de alta precisión, bombas de jeringa, libre de pulsaciones totalmente automatizados fluyan los líquidos dentro del chip. Prueba de las bombas con agua como disolvente en diferentes índices de flujo antes del experimento para optimizar la velocidad de flujo requerida.
  3. Preparar soluciones estándar de (i) HAuCl 4. 3H 2 O (10 mmol, 118,2 mg/30 ml) y (ii) DMSA (20 mmol, 109,2 mg/30 ml) con 50 mg de hidróxido de sodio (pH 12) en nanopura agua.
  4. Alimentar a los dos soluciones a través de dos jeringas separadas en el chip millifluidic a una velocidad de flujo constante de 10 ml / h con la bomba automatizada.
  5. Pareja el chip millifluidic a la línea de haz de sincrotrón utilizando una etapa de metal que tiene acceso a movimiento en direcciones XYZ y recoger los datos XAS en diferentes zonas en el chip como las soluciones se bombearon a través del chip.

Mientras que el <em> en análisis in situ procedimiento se demostró utilizando la millifluidic puesta a punto con P-bomba, puede también llevarse a cabo utilizando un dispositivo de millifluidic de mano.

3. Flujo continuo de oro Catálisis

Este procedimiento se demostró utilizando un dispositivo millifluidic de mano.

  1. Productos químicos requeridos: obtener el ácido cloroáurico (HAuCl 4 3H 2 O.), Meso-2 ,3-dimercaptosuccínico (DMSA), borohidruro de sodio, 4-nitrofenol, 4-aminofenol y el uso de todos los productos químicos sin purificación adicional. Use agua nanopura (18,2 MΩ-cm) para el experimento.
  2. Preparación del catalizador:. Preparar soluciones patrón de HAuCl4 3H 2 O (10 mmol, 118,2 mg/30 ml), DMSA (20 mmol, 109,2 mg/30 ml) y NaBH4 (10 mmol, 11,34 mg/30 ml) en Nanopure agua.
  3. Tomar 10 ml cada una de HAuCl4 y soluciones DMSA en dos viales separados y th fluirem en el chip usando el dispositivo millifluidic de mano con un caudal uniforme de 12 ml / h durante 45 min.
  4. El flujo 10 mmoles NaBH4 dentro del chip a 12 ml / h de caudal durante 15 minutos para reducir el Au (I) en Au (0).
  5. Finalmente, lavar el chip con agua nanopura durante 30 min a la misma velocidad de flujo antes de realizar los experimentos de catálisis.
  6. Catálisis de reacción: realizar la reacción de conversión química (reducción) de 4-nitrofenol (4-NP) en 4-aminofenol (4-AP) en el catalizador de oro (preparado anteriormente) recubierto canal millifluidic como se indica a continuación.
  7. Mezclar 15 ml de solución de 9 x 10 -5 moles de 4-NP con 3,3 ml de 0,65 mol NaBH4 solución para formar iones de 4-nitrofenolato (4-NPI).
  8. Pasar la solución resultante sobre el catalizador de oro depositadas en el chip a una velocidad de flujo constante de 5 ml / hora de evaluar la actividad catalítica. Analizar los espectros UV-Vis de los productos recogidos dentro de la gama de longitud de onda de 250 a 500 nm para confirmar la conversión de 4-NP.
  9. Estimar la actividad catalítica de la reacción mediante la obtención de la curva de calibración de 4-NPI. Curva de calibración puede ser adquirida mediante el trazado de la intensidad de absorción observado experimentalmente (I) de 4-NPI a diferentes concentraciones estándar. Las alturas de los picos (a 399 nm) para las curvas de absorción UV-Vis representan la intensidad de absorción valores (I) y de acuerdo a la ley del de Beer Lambert, cualquier cambio en el valor de la altura del pico mostrarían cambio correspondiente en su concentración. Por lo tanto, estimar la actividad catalítica mediante la búsqueda de la diferencia en las concentraciones iniciales y finales de la sustancia reaccionante de la curva de calibración. Por ejemplo, si la altura del pico es 1 unidad (Figura 6) que corresponde a una conversión catalítica de 90% (basado en el gráfico de calibración).

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Representative Results

Bien dispersado y nanoclusters de cobre de tamaño uniforme con una distribución de tamaño estrecha se obtuvieron utilizando la configuración de chip de millifluidic (Fig. 1a). Los diferentes índices de flujo utilizados para la síntesis no tienen un efecto significativo en el tamaño de los grupos. Sin embargo, con el aumento de la velocidad de flujo, hay una mejora observable en el estrechamiento de la distribución del tamaño. UCNCs con una mejor distribución de tamaño estrecha se obtuvieron en un caudal de 32,7 ml / h. El tamaño de UCNCs formados en 32,7 ml / h de caudal tiene un diámetro medio de 1,2 nm (Fig. 1b).

Se muestra el tiempo de resolverse in situ configuración XAS en la figura 2a. Como se describe en el procedimiento experimental, el chip millifluidic se montó sobre una etapa de metal directamente en la trayectoria del haz de sincrotrón monocromatizada y ajusta de manera que el haz pasa a través de la zona deseada en el chip. Después de optimizar las condiciones de flujo, los reactivos precursores (ácido cloroáurico (HAuCl4 3-borde se obtuvieron en cinco zonas diferentes se tratan con un tamaño de haz de rayos X de 0,05 mm x 0,05 mm, mientras que fluye las soluciones precursoras en los canales. Sobre la base de estos análisis espectros, los primeros cambios en la solución de precursor se encontró a tener lugar alrededor de la zona 5 con la formación de Au x S y - nanoclusters 21 que tiene una relación de Au / S cerca de 2 con Au (I) estado de oxidación. La figura. 3a muestra la UA L XANES 3-borde recogidos espectros en diferentes zonas con el espectro obtenido en la zona 3 que muestra la presencia del precursor, HAuCl 4, que tiene de Au (III) estado de oxidación. La figura. La figura 4 muestra la imagen de microscopía electrónica de transmisión (TEM) de la muestra de Au x S y - nanoclusters de 1-2 nm de tamaño recogido de la zona 5. Basado en el análisis EXAFSsis y combinación lineal ajustada con papel de oro y compuestos de referencia sulfuro de oro de la muestra sondeado en la zona 5, también podemos confirmar que la muestra es una mezcla de precursor de sal de oro (40% de HAuCl4) y el 60% de la Au x S y - nanoclusters (Fig. 3b). La formación de Au x S y - nanoclusters se observó primero 17 segundos después del inicio de la reacción y la velocidad de reacción (calculado utilizando el consumo de precursores) en este punto fue de 0,235 mmoles / seg. No hay nanopartículas de oro metálicos se obtuvieron incluso después de 12-24 horas de la reacción y el coloide estable contenida sólo Au x S y - nanoclusters. Después de pasar NaBH4 a través del chip, el análisis EXAFS mostró que el enlace de longitud de los nanoclusters aumentó de 2,30 Å (Au-S) a 2,86 Å (Au-Au) que indica la reducción de Au (I) en Au (0) (fig. 3c). Durante prolongadatiempo de fluir los precursores (9 h), el Au x S y - depósitos dentro de los canales millifluidic en forma de microestructuras hemisféricas (fig. 5).

Para el experimento de la catálisis, la conversión de 4-NP a 4-AP se controló basado en el análisis UV-Vis de los productos obtenidos en comparación con los espectros de las normas (Fig. 6a), en la mezcla con NaBH 4 se puede ver que el espectro de absorción de 4-NP (λ max de 316 nm) se cambió a 399 nm indicando la formación de 4-NPI que en una reacción adicional se convierte en 4-AP (λ max de 301 nm) por el que fluye a través del canal de millifluidic que contiene el oro nanoestructurado depositó en el centro. Se observó tasa de conversión de 90,5% para 4-NP a 4-AP (Fig. 6b) dentro del chip de oro depositada mientras que la conversión fue sólo 20% en un chip desprovisto de cualquier oro. Lo más importante, el catalizador de oro se encontró que era catalytically activa incluso después de 80 horas de reacción. Los resultados muestran la importancia de millifluidics para la catálisis de flujo continuo.

Figura 1
Figura 1: (A) una representación esquemática de la plataforma millifluidic para la síntesis de UCNCs junto con el esquema de reacción (b) Imagen de TEM de ~ 1,2 nm UCNCs formados usando el chip millifluidic con una velocidad de flujo de 32,7 ml / h (reproducido con permiso de la referencia 7).

Figura 2
Figura 2: (a) In situ XAS análisis de puesta a punto para los estudios cinéticos con resolución temporal (b) de chips Millifluidic con la marcada zaquellos en los que se lleva a cabo in situ XAS (Reproducido con permiso de ref. 7, Derechos de autor Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2012).

Figura 3
Figura 3: (a) xanes espectros muestran la Au L 3 de borde en la zona 3 (rojo), la zona 5 (azul) y en la zona 5 después de 12 horas (negro) (b) los espectros EXAFS en las mismas zonas (c) EXAFS de Au lámina (negro) y de la muestra después de NaBH4 reducción (rojo), (-) transformada de Fourier magnitud y (---) componente imaginaria de la transformada de Fourier (Reproducido de la referencia 11).

Figura 4
Figura 4: TEMimagen de Au x S y - nanoclusters (Reproducido de la referencia 11)

La figura 5
Figura 5: Imágenes de SEM de los diferentes aumentos de catalizador de oro formadas dentro del canal millifluidic después de 9 h de tiempo de recubrimiento.

La figura 6
Figura 6: espectros UV-Vis de (a) 4-NP, 4-NPI, y 4-AP (b) La conversión de 4-NPI a 4-AP en un reactor de chip de millifluidic con y sin oro (reproducido de la referencia 11) .

La figura 7 Figura 7: Dispositivo millifluidic de mano utilizado en los experimentos.

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Discussion

Los UCNCs fueron formados por la reacción de reducción de nitrato de cobre con borohidruro de sodio en presencia del agente de recubrimiento polimérico O-[2 - (3-mercaptopropionilamino) etil]-O 'metilpolietilenglicol (PM = 5000) [MPEG]. La reacción se lleva a cabo dentro del reactor de chips millifluidic a diferentes caudales, tales como 6,8 ml / h, 14,3 ml / h, 32,7 ml / h, y 51,4 ml / h para estudiar el efecto de los caudales en los UCNCs formados. Los tiempos de residencia respectivos para los caudales anteriores son 47.49, 24.44, 16.56 y 9.02 seg. Los agregados de cobre coloidal obtenidos en todos estos caudales se mantuvieron estables hasta tres meses en condiciones inertes. Una estrecha distribución de tamaños con el tamaño de partícula medio de 1,2 nm se obtuvo para la velocidad de flujo de 32,7 ml / h.

Una de las principales ventajas de la utilización millifluidics sobre microfluídica para la síntesis química en la síntesis de nanopartículas general y, en particular, es la posibilidad de obtener altos índices de flujo. Para example, caudales de hasta 51,4 ​​ml / h se observaron en nuestro experimento, mientras que los caudales típicos que se pueden lograr con la microfluídica tener 10 a 100 micras tamaños de canal están en el rango de 0,03 a 4 ml / h 20. Fue posible llegar aún más altos índices de flujo (es decir,> 3 ml / min) cuando se utilizó el dispositivo millifluidic de Millifluidica. Propiedades fluídicos que surgen debido a los elevados caudales todavía conservan características tales como flujo laminar similares al caso de la microfluídica como se determina experimentalmente, así como a través de simulaciones numéricas. Por ejemplo, los números de la Reynolds calculado confirmaron el flujo laminar y el rango de números de Peclet demostraron que la mezcla de las dos entradas está dominado por la convección.

Algunos de los pasos críticos en la síntesis son la identificación de proceso de reducción apropiado para sales de metal y agente tensioactivo adecuado tal como un estabilizador. Además, el diseño del canal millifluidic y selección decorrectas caudales es importante. Dado que los actuales chips de millifluidic se hacen usando polímeros, las reacciones se limitan a reacciones a base de agua y aquellos que pueden ser llevadas a cabo a temperatura ambiente. Sin embargo, mediante el uso de alta temperatura virutas poliméricos estables apropiadas o chips a base de borosilicato, se puede llevar a cabo las reacciones a temperaturas más altas, así el uso de disolventes orgánicos.

Para los estudios cinéticos resueltas en el tiempo, la formación in situ de nanopartículas de oro a partir de la sal de oro precursor se sondeó en tiempo real utilizando en la espectroscopia de absorción de rayos X in situ mediante la conversión de resolución espacial en la resolución de tiempo. Se observó la primera evidencia de la formación de nanopartículas de oro con Au-Au unión sólo después de la adición de NaBH4 a diferencia de los resultados de las investigaciones de Tsukuda y compañeros de trabajo 19. Se informó de la formación de metal Au 13 (DMSA) 8 grupos con Au-Au unión a mixing de los mismos precursores en un matraz de síntesis tradicional. La técnica, por lo tanto, es valioso en la observación de los intermedios de reacción en el tiempo de resolución que no es posible en un matraz de reacción con base tradicional.

Una de las mayores ventajas del uso de sistemas de millifluidic de tiempo resuelto estudio cinético se debe a la posibilidad de tener mayores concentraciones que permitan una mejor relación señal-ruido, cuando las reacciones se probaron in situ. En el sistema actual, la limitación es que, sólo es difícil de rayos X se puede usar para sondear la reacción usando XAS. Con el fin de sondear las reacciones que utilizan otras técnicas espectroscópicas, como la espectroscopia UV-VIS, los chips millifluidic necesita tener ventanas ópticas. Una vez más, con el vigente puesta a punto, se podría sondear sólo reacciones a base de agua y la temperatura ambiente.

Catálisis utilizando catalizadores basados ​​en oro dentro de los procesos por lotes es muy conocido y muy perseguido activamente la investigación. Sin embargo, la samí, no es cierto para la catálisis de flujo continuo. En esta investigación, se demuestra la actividad catalítica flujo continuo de los catalizadores de oro formadas dentro del chip millifluidic para la reducción de 4-NP a 4-AP 22, que se utilizó como un ejemplo. Los resultados mostraron la conversión de más del 90% de 4-NP con catalizador de oro utilizando el enfoque de la catálisis de flujo continuo. Una de las principales ventajas de este método sobre la catálisis proceso por lotes es la reutilización del catalizador. Por ejemplo, el catalizador se reutilizó más de 40 ciclos (80 h de tiempo de reacción) y todavía seguía siendo activo.

Las ventajas de utilizar el sistema actual para la catálisis de flujo continuo es que los canales son menos propensos a ser obstruido por el catalizador a diferencia de los reportados en la literatura utilizando los sistemas de microfluidos 23,24. Sin embargo, otra ventaja es la capacidad para sondear la reacción de catálisis in situ como ocurre con el fin de entender el mecanismo de la reacción de catálisis. Curalquiler limitaciones del sistema para la catálisis de flujo continuo son que sólo reacciones de catálisis en fase de solución a base de agua pueden llevarse a cabo y que también sólo a temperatura ambiente. Se requieren más modificaciones del dispositivo para permitir la catálisis en fase gaseosa de flujo continuo, ya sea a temperatura ambiente o a temperaturas más altas.

En resumen, hemos demostrado dos importantes capacidades de los reactores millifluidic. En primer lugar, se puede utilizar como una herramienta para la síntesis química de flujo continuo y segundo, como una sonda versátil para tiempo resuelto estudios cinéticos de reacciones químicas. Además, se muestra que un dispositivo millifluidic se puede utilizar tanto como una herramienta educativa para el aprendizaje de los dispositivos lab-on-a-chip y también como un simple, fácil de usar y un dispositivo de mano para la síntesis química y en la sonda in situ para reacciones químicas.

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Disclosures

Todos los autores excepto CSSR Kumar declarar que no tienen intereses financieros en competencia. C. SSR Kumar es el fundador de la empresa Millifluidica LLC.

Acknowledgments

Este trabajo de investigación se admite como parte del Centro para el nivel atómico Catalizador Design, un centro de investigación de frontera para la energía financiado por el Departamento de Energía de los EE.UU., Oficina de Ciencia, Oficina de Ciencias Básicas de Energía en virtud de Premio Número DE-SC0001058 y también con el apoyo de la Junta de Regents en las subvenciones del premio número LEQSF (2009-14)-EFRC-MATCH y LEDSF-EPS (2012)-OPT-IN-15. Operaciones MRCAT son apoyados por el Departamento de Energía y las instituciones miembros MRCAT. El uso de la Fuente Avanzada de Fotones en ANL es apoyado por el Departamento de Energía de EE.UU., Oficina de Ciencia, Oficina de Ciencias Básicas de Energía, bajo el Contrato No. DE-AC02-06CH11357. El apoyo financiero para JTM se proporciona como parte del Instituto de Atom-eficientes Transformaciones Químicas (IACT), un Centro de Investigación en Energía de la Frontera, financiado por el Departamento de Energía de los EE.UU., Oficina de Ciencia, Oficina de Ciencias Básicas de Energía.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Copper (II) nitrate hydrate Sigma-Aldrich 13778-31-9 99.999% pure
O-[2-(3-mercaptopropionylamino)ethyl]-O′-methylpolyethylene glycol Sigma-Aldrich 401916-61-8 MW=5,000
HAuCl4.3H2O (Chloroauric acid) Sigma-Aldrich 27988-77-8 99.999% pure
meso-2,3-dimercaptosuccinic acid (DMSA) Sigma-Aldrich 304-55-2 ~98% pure
4-Nitrophenol Sigma-Aldrich 100-02-7 spectrophotometric grade
4-Aminophenol Sigma-Aldrich 123-30-8 >99% pure (HPLC grade)
Sodium borohydride Sigma-Aldrich 16940-66-2 98% pure
Sodium hydroxide pellets Sigma-Aldrich 1310-73-2 99.99% pure
EQUIPMENT
Millifluidic Chips Microplumbers Microsciences LLC SDC-01 Made from polyester terephthalate polymer
Pressure Pump Mitos P-Pump, Dolomite 3200016
Automated Syringe Pump Cetoni Automation and Microsystems, GmbH Syringe pump neMESYS
UV-3600 UV-VIS-NIR Spectrophotometer Shimadzu
Hand-held Millifluidic Device Millifluidica SCMD-1008 Figure 7

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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Krishna, K. S., Biswas, S., Navin, C. V., Yamane, D. G., Miller, J. T., Kumar, C. S. S. R. Millifluidics for Chemical Synthesis and Time-resolved Mechanistic Studies. J. Vis. Exp. (81), e50711, doi:10.3791/50711 (2013).

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