Name: Kimyasal Sentez ve Zaman-çözülmesi Mekanistiksel Çalışmaları Millifluidics (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-11-27T20:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 55 s
Description: Keşfedin millifluidik cihazlarla bakır ve altın nanopartiküllerin yüksek verimli sentezi ve sürekli akış katalizini. Gerçek zamanlı reaksiyon mekanizmalarını incelemek için bu yöntemi öğrenin.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu araştırma çalışmaları Atomik Seviye Catalyst Tasarım, ABD Enerji Departmanı, Bilim, Ödül sayısı DE-SC0001058 altında Temel Enerji Bilimler Dairesi Başkanlığı tarafından finanse edilen bir Enerji Frontier Araştırma Merkezi Merkezi&#39;nin bir parçası olarak desteklenen ve aynı zamanda Yönetim Kurulu tarafından desteklenmektedir hibe ödül numarası LEQSF (2009-14)-EFRC-MAÇ ve LEDSF-EPS (2012)-OPT-IN-15 altında Vekaleti. MRCAT işlemleri Enerji Bakanlığı ve MRCAT üye kurumlar tarafından desteklenmektedir. ANL de Gelişmiş Foton Kaynak kullanımı, Sözleşme No: DE-AC02-06CH11357 altında ABD Enerji Departmanı, Fen Bilimleri, Temel Enerji Bilimler Dairesi Ofisi tarafından desteklenmektedir. Jtm için mali destek Atom verimli Kimyasal Dönüşümler Enstitüsü (İAİS), ABD Enerji Bakanlığı tarafından finanse edilen bir Enerji Frontier Araştırma Merkezi, Bilim Ofisi, Temel Enerji Bilimler Office&#39;in bir parçası olarak sağlandı.

Millifluidics set-up: 220 mm (L) x 2 mm (W) x 0.15 mm (Y) boyutlarında serpantin kanalları var Microplumbers Microsciences LLC, dan (polyester tereftalat polimerden yapılmış) bir millifluidic çip satın alın. Pompaya çip bağlamak için 0.25 mm ID boyutlarında, OD 1/16, FEP Boru kullanın. İki farklı deneyler için iki farklı pompalar kullanarak. İlk deneyde (bakır nanopartikülleri) ve ikinci deney (altın nanopartiküller) için millifluidic cihaz için kullanın P-Pompa. , Kanalların içinde gaz kabarcıklarının problemi en aza indirmek için, yeni hazırlanmış bir NaBH4 solüsyonu, gaz kabarcıkları çözelti kaçmak böylece yonga içine pompalama önce ~ 10-15 dakika boyunca beklemeye açık bırakıldı. Bu adım bizim deneyler için tüm izledi. 1.. Ultra-küçük Bakır Nano Kümeler (UCNCs) sentezi <ol><li> Gerekli Kimyasallar: bakır elde (II) nitrate hidrat, sodyum borohidrid, sodyum hidroksit peletleri ve O-[2 - (3-mercaptopropionylamino) etil]-O&#39;-metilpolietilen glikol (MW = 5,000) [MPEG] ve daha fazla arıtılmadan tüm kimyasal kullanımı. Deney için nanopure su (M 18.2 cm) kullanın. </li><li> Kullanım P-Pompa deney için azot basıncı altında düzenlenmiştir. Karşılık gelen akış oranı (ml / s) ile ilişkili önce deney için farklı basınçlarda çözücü olarak su ile pompalar edin. Deneyin başlamasından önce deiyonize su ile millifluidic reaktör ve boru durulayın. </li><li> Bakır ve 174 mg (0.95 mmol) çözündürülür (II) nitrat ve O-[2 - (3-mercaptopropionylamino) etil] 610 mg (0.122 mmol) bir in-O&#39;-metilpolietilen nanopure 28 ml su içinde tutmak glikol ve bunların bir giriş kanalı ile bağlanacak şişe </li><li> Farklı bir şişe içinde bir sodyum borohidrit çözeltisi 111 mg (2.93 mmol) ve 102 mg (2.78 mmol) 28 ml sodyum hidroksit (pH ~ 13) tutun ve ile bağlamakDiğer giriş kanalı. </li><li> Farklı akış hızları (aşağıda verilmiştir) de millifluidic reaktör içinde aynı anda her iki çözüm akış ve bir cam şişe içinde çıkışında elde edilen UCNCs toplar. Azot ile temizleyin ve bu çözelti, azot altında depolanır. </li><li> Sentezi için, oda sıcaklığında 50 mbar (6.81 ml / saat), 100 mbar (14.31 ml / saat), 200 mbar (32.7 ml / saat) ve 300 mbar (51.4 ml / saat) farklı sabit basınçlar altında pompaları çalıştırın farklı akış hızlarında UCNCs. </li></ol> Sentez prosedürü P-pompa ile millifluidic düzen kullanılarak gösterilmiştir, aynı zamanda Millifluidica gelen el millifluidic cihazı kullanılarak gerçekleştirilebilir. 2. Zaman Altın Nanopartikül Formation in situ Kinetik Çalışmaları Çözüldü <ol><li> Gerekli Kimyasallar: chloroauric asit (. HAuCl 4 3H 2 O) mezo-2 ,3-dimerkaptosüksinik asit (DMSA) ve sodyum bor hidrür &amp; # Edinme160, ve daha fazla arıtılmadan tüm kimyasal kullanımı. Deney için nanopure su (M 18.2 cm) kullanın. </li><li> Tam otomatik, nabız ücretsiz şırınga pompaları çip içerisindeki sıvıları akmaya, yüksek hassasiyet kullanın. Gerekli akış hızını optimize etmek üzere önceki deney için farklı akış hızları ile, çözücü olarak, su ile pompalar edin. </li><li> (I) 4 HAuCl standart solüsyonları hazırlayın. 3H 2 O (10 mmol, 118.2 mg/30 mi) ve NANOpure içinde bir sodyum hidroksit (pH 12), 50 mg (ii) DMSA (20 mmol, 109.2 mg/30 mi) su. </li><li> Otomatik bir pompa kullanılarak 10 ml / st &#39;lik bir sabit akış hızında millifluidic yonga iki ayrı şırınga yoluyla iki çözüm besleyin. </li><li> Çift XYZ yönde hareket erişimi vardır ve çözeltiler çip pompalandı olarak çip üzerine farklı bölgelere XAS veri toplama, bir metal kademesi kullanılarak senkrotron ışın hattına millifluidic çip. </li></ol> &lt;Süreem&gt; in situ analiz prosedürü P-pompa ile millifluidic düzen kullanılarak gösterilmiştir, aynı zamanda, elde tutulan millifluidic cihazı kullanılarak gerçekleştirilebilir. 3. Sürekli Akış Altın kataliz Bu prosedür, bir el millifluidic cihazı kullanılarak gösterilmiştir. <ol><li> Gerekli Kimya: chloroauric asit (. HAuCl 4 3H 2 O), meso-2 ,3-dimerkaptosüksinik asit (DMSA), sodyum borohidrit, 4-nitrofenol, 4-amino fenol elde edilir ve daha fazla saflaştırma olmadan tüm kimyasallar kullanın. Deney için nanopure su (M 18.2 cm) kullanın. </li><li> Katalizör hazırlanması:. HAuCl 4 standart çözeltiler hazırlayın 3H 2 O NANOpure (10 mmol, 118.2 mg/30 mi), DMSA (20 mmol, 109.2 mg/30 mi) ve NaBH4 (10 mmol, 11.34 mg/30 mi) su. </li><li> Iki ayrı şişelere HAuCl 4 ve DMSA çözeltilerin her biri 10 mi almak ve inci akış45 dakika boyunca 12 ml / st &#39;lik muntazam bir akış hızı ile elde tutulan millifluidic cihazı kullanarak çip içinde em. </li><li> Au Au (I) &#39;e düşürmek için, 15 dakika boyunca 12 ml / saat akış hızı ile çip içinde 10 mmol 4 Akış NaBH (0). </li><li> Son olarak, kataliz deneyler yapmadan önce, aynı akış hızında 30 dakika boyunca nanopure su ile çip yıkayın. </li><li> Kataliz reaksiyonu: aşağıda verilen altın katalizörü (yukarıda hazırlanmıştır) içinde 4-aminofenol (4-AP), 4-nitrofenol kimyasal dönüşüm reaksiyonu (redüksiyon) (4-NP) gerçekleştirme millifluidic kanal kaplama. </li><li> 4-nitrophenolate iyon (4-NPI) oluşturmak için 0.65 mol NaBH4 çözeltisi 3.3 ml 4-NP 9 x 10 -5 mol solüsyonu 15 ml karıştırın. </li><li> Katalitik etkinliğini değerlendirmek için 5 ml / sa &#39;lik bir sabit akış hızında çip içinde biriken altın katalizör üzerinden elde edilen solüsyonu geçirir. 250-50 dalga boyu aralığında toplanan ürünlerin UV-Vis spektrumu Analiz0 nm 4-NP dönüşüm onaylayın. </li><li> 4-NPI kalibrasyon eğrisi elde reaksiyonun katalitik aktivitesini tahmin. Kalibrasyon eğrisi farklı standart konsantrasyonlarda 4-NPI, deneysel olarak gözlemlenen emme yoğunluğunu (I) çizilerek elde edilebilir. UV-Vis absorpsiyon eğrileri için (399 nm) pik yükseklikleri emme yoğunluğunu (I) değerleri temsil ve Bira Lambert&#39;in yasaya göre, tepe yüksekliği değerinde herhangi bir değişiklik konsantrasyonu karşılık gelen değişiklik gösterecektir. Bu nedenle, kalibrasyon eğrisinden reaktifin ilk ve son konsantrasyonlarında fark bularak katalitik aktivitesini tahmin ediyoruz. Pik yüksekliği 1 ünite (Şekil 6) ise, örneğin, bu (kalibrasyon grafiği göre)% 90 katalitik bir dönüşüm karşılık gelir. </li></ol>

<ol><li>Song, Y., Hormes, J., Kumar, C. S. S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+Synthesis+of+Nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Microfluidic Synthesis of Nanomaterials.</a> Small. 4 (6), 698-711 (2008).</li>
<li>Huebner, A., Sharma, S., Srisa-Art, M., Hollfelder, F., Edel, J. B., DeMello, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microdroplets%3A+a+sea+of+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Microdroplets: a sea of applications.</a> Lab Chip. 8, 1244-1254 (2008).</li>
<li>Helen, S., Delai, L. C., Rustem, F. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactions+in+Droplets+in+Microfluidic+Channels%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Reactions in Droplets in Microfluidic Channels.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 45, 7336-7356 (2006).</li>
<li>Marre, S., Jensen, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+nanostructures+in+microfluidic+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Synthesis of nanostructures in microfluidic systems.</a> Chem. Soc. Rev. 39, 1183-1202 (2010).</li>
<li>Theberge, A. B., Courtois, F., Schaerli, Y., Fischlechner, M., Abell, C., Hollfelder, F., Huck, W. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microdroplets+in+microfluidics%3A+an+evolving+platform+for+discoveries+in+chemistry+and+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Microdroplets in microfluidics: an evolving platform for discoveries in chemistry and biology.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 49 (34), 5846-5868 (2010).</li>
<li>Nicolas, L., Flavie, S., Pierre, G., Pascal, P., Annie, C., Bertrand, P., Cindy, H., Patrick, M., Samuel, M., Thomas, D., Cyril, A., Pascale, S., Laurent, P., Christopher, G., Emmanuel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Some+recent+advances+in+the+design+and+the+use+of+miniaturized+droplet-based+continuous+process%3A+Applications+in+chemistry+and+high-pressure+microflows%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Some recent advances in the design and the use of miniaturized droplet-based continuous process: Applications in chemistry and high-pressure microflows.</a> Lab Chip. 11, 779(2011).</li>
<li>Biswas, S., Miller, J. T., Li, Y., Nandakumar, K., Kumar, C. S. S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developing+Millifluidic+Platform+for+Synthesis+of+Ultra-small+Nanoclusters+%28UNCs%29%3A+Ultra-small+Copper+Nanoclusters+%28UCNCs%29+as+a+Case+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Developing Millifluidic Platform for Synthesis of Ultra-small Nanoclusters (UNCs): Ultra-small Copper Nanoclusters (UCNCs) as a Case Study.</a> Small. 8 (5), 688-698 (2012).</li>
<li>Li, Y., Sanampudi, A., Reddy, V. R., Biswas, S., Nandakumar, K., Yamane, D. G., Goettert, J. S., Kumar, C. S. S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+Evolution+of+Gold+Nanoparticles+in+a+Millifluidic+Reactor%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Size Evolution of Gold Nanoparticles in a Millifluidic Reactor.</a> Phys. Chem. Phys. 13 (1), 177-182 (2012).</li>
<li>Li, Y., Yamane, D. G., Li, S., Biswas, S., Reddy, R., Goettert, J. S., Nandakumar, K., Kumar, C. S. S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Geometric+Optimization+of+Liquid-Liquid+Slug+Flow+in+a+Flow-focusing+Millifluidic+Device+for+Synthesis+of+Nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+J%22%5BJournal%5D)">Geometric Optimization of Liquid-Liquid Slug Flow in a Flow-focusing Millifluidic Device for Synthesis of Nanomaterials.</a> Chem. Eng. J. 217, 447-459 (2013).</li>
<li>Zinoveva, S., De Silva, R., Louis, R. D., Datta, P., Kumar, C. S. S. R., Goettert, J., Hormes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+wet+chemical+synthesis+of+Co+nanoparticles+in+a+microreactor+system%3A+A+time-resolved+investigation+by+X-ray+absorption+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nucl.+Instrum.+Methods+Phys.+Res.+A%22%5BJournal%5D)">The wet chemical synthesis of Co nanoparticles in a microreactor system: A time-resolved investigation by X-ray absorption spectroscopy.</a> Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 582, 239-241 (2007).</li>
<li>Krishna, K. S., Navin, C. V., Biswas, S., Singh, V., Ham, K., Bovenkamp, G. L., Theegala, C. S., Miller, J. T., Spivey, J., Kumar, C. S. S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Millifluidics+for+Time-resolved+Mapping+of+the+Growth+of+Gold+Nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Millifluidics for Time-resolved Mapping of the Growth of Gold Nanostructures.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (14), 5450-5456 (2013).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Microfluidic+Devices+in+nanotechnology-Fundamental+Concepts%22">Microfluidic Devices in nanotechnology-Fundamental Concepts</a>. Kumar, C. S. S. R. , John Wiley. (2010).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Microfluidic+Devices+in+nanotechnology-Fundamental+Concepts%22">Microfluidic Devices in nanotechnology-Fundamental Concepts</a>. Kumar, C. S. S. R. , John Wiley. (2010).</li>
<li>Meille, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+on+Methods+to+Deposit+Catalysts+on+Structured+Surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Catal.+A+Gen%22%5BJournal%5D)">Review on Methods to Deposit Catalysts on Structured Surfaces.</a> Appl. Catal. A Gen. 315, 1-17 (2006).</li>
<li>Etching Characteristics of a Micromachined Chemical Reactor Using Inductively Coupled Plasma. Shin, W. C., McDonald, J. A., Zhao, S., Besser, R. Proceedings of the 6th International Conference on Microreaction Technology (IMRET VI), , AIChE. New Orleans, LA. p357(2002).</li>
<li>Abahmane, L., Köhler, J. M., Groß, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold-nanoparticle-catalyzed+synthesis+of+propargylamines%3A+the+traditional+A3-multicomponent+reaction+performed+as+a+two-step+flow+process%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eur.+J%22%5BJournal%5D)">Gold-nanoparticle-catalyzed synthesis of propargylamines: the traditional A3-multicomponent reaction performed as a two-step flow process.</a> Chem. Eur. J. 17, 3005-3010 (2011).</li>
<li>Abahmane, L., Knauer, A., Ritter, U., Köhler, J. M., Groß, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneous+Catalyzed+Pyridine+Synthesis+using+Montmorillionite+and+Nanoparticle-Impregnated+Alumina+in+a+Continuous+Micro+Flow+System%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+Technol%22%5BJournal%5D)">Heterogeneous Catalyzed Pyridine Synthesis using Montmorillionite and Nanoparticle-Impregnated Alumina in a Continuous Micro Flow System.</a> Chem. Eng. Technol. 32, 1799-1805 (2009).</li>
<li>Abahmane, L., Knauer, A., Köhler, J. M., Groß, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+polypyridine+derivatives+using+alumina+supported+gold+nanoparticles+under+micro+continuous+flow+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+J%22%5BJournal%5D)">Synthesis of polypyridine derivatives using alumina supported gold nanoparticles under micro continuous flow conditions.</a> Chem. Eng. J. 167, 519-526 (2011).</li>
<li>Negishi, Y., Tsukuda, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-Pot+Preparation+of+Subnanometer-Sized+Gold+Clusters+via+Reduction+and+Stabilization+by+meso-2%2C3-Dimercaptosuccinic+Acid%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">One-Pot Preparation of Subnanometer-Sized Gold Clusters via Reduction and Stabilization by meso-2,3-Dimercaptosuccinic Acid.</a> J. Am. Chem. Soc. 125, 4046-4047 (2003).</li>
<li>Abou-Hassan, A., Sandre, O., Cabuil, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics+in+Inorganic+Chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Microfluidics in Inorganic Chemistry.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 49, 6268-6286 (2010).</li>
<li>Jiang, D., Walter, M., Dai, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold+Sulfide+Nanoclusters%3A+A+Unique+Core-In-Cage+Structure%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eur.+J%22%5BJournal%5D)">Gold Sulfide Nanoclusters: A Unique Core-In-Cage Structure.</a> Chem. Eur. J. 16, 4999-5003 (2010).</li>
<li>Kuroda, K., Ishida, T., Haruta, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduction+of+4-nitrophenol+to+4-aminophenol+over+Au+nanoparticles+deposited+on+PMMA%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Catal.+A+Chem%22%5BJournal%5D)">Reduction of 4-nitrophenol to 4-aminophenol over Au nanoparticles deposited on PMMA.</a> J. Mol. Catal. A Chem. 298, 7-11 (2009).</li>
<li>Navin, C. V., Krishna, K. S., Theegala, C. S., Kumar, C. S. S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lab-on-a-chip+devices+for+gold+nanoparticle+synthesis+and+their+role+as+a+catalyst+support+for+continuous+flow+catalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotech.+Rev%22%5BJournal%5D)">Lab-on-a-chip devices for gold nanoparticle synthesis and their role as a catalyst support for continuous flow catalysis.</a> Nanotech. Rev. , In Press (2013).</li>
<li>Shahbazali, E., Hessel, V., Noël, T., Wang, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metallic+nanoparticles+made+in+flow+and+their+catalytic+applications+in+organic+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotech.+Rev%22%5BJournal%5D)">Metallic nanoparticles made in flow and their catalytic applications in organic synthesis.</a> Nanotech. Rev. , In Press (2013).</li>
</ol>

CSSR Kaya hariç tüm yazarlar hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim. C. SSR Kumar şirketin Millifluidica LLC kurucusudur.

-O&#39;-metilpolietilen glikol (MW = 5,000) [MPEG] - UCNCs polimerik kapatma maddesi O-[(3-Mercaptopropionylamino) etil 2] mevcudiyetinde sodyum borohidrit ile bakır nitrat indirgeme reaksiyonu ile oluşturulmuştur. Reaksiyon, 6.8 ml / saat, 14,3 ml / saat, 32.7 ml / st ve oluşan UCNCs on akış hızlarının etkisini incelemek için 51.4 ml / saat olarak farklı akış-oranlarda millifluidic çip reaktör içinde gerçekleştirilmiştir. Yukarıda akış oranları için, ilgili kalış süreleri 47.49, 24.44, 16.56 ve 9.02 saniyedir. Tüm bu a...

Kimyasal sentez için lab-on-a-chip (LOC) cihazları artmış kütle ve ısı transferi, üstün reaksiyon kontrolü, yüksek verim ve daha güvenli bir çalışma ortamı 1. açısından önemli bir avantaj göstermiştir. Bu cihazlar geniş yonga tabanlı akışkansal ve nonchip bazlı akışkan cihazlara ayrılabilir. Çip tabanlı akışkansal arasında, Mikroakiskan iyi incelenmiş ve konu literatürde 2-5 iyi kaplı. Nonchip tabanlı LOC sistemleri tubular reaktörler 6 kullanın. Geleneksel olarak, mikroakışkan sistemleri tam kontrol ve geometrik milimetre altı ölçeğe kısıtlı sıvıların manipülasyonu için kullanılır. Son zamanlarda (genişlik veya derinlik ya da kanalların iki ya da boyutu en az bir milimetre) 7-9 milimetre ölçeğinde kanallarında sıvıların manipülasyonu için kullanılabilecek çipli millifluidics, kavramını var. Ayrıca, millifluidic cips WHI imal etmek nispeten kolaydırle akış oranları ve reaktiflerin manipülasyon üzerinde benzer bir kontrol sunuyor. Bu yongalar, aynı zamanda daha dar bir boyut dağılımına sahip nanopartiküller kontrollü sentezinin ölçek büyütme için olanak sağlar, ve böylece, daha az kalma süreleri oluşturma, daha yüksek akış hızlarında çalıştırılabilir. Örnek olarak, biz son zamanlarda ultra-küçük bakır nanoklastırlaar sentezini gösterdi ve yerinde X-ışını soğurma spektroskopisi kullanarak yanı sıra TEM onları karakterize var. Bakır nanoklastırlar 7 istikrarlı koloitlerin oluşumu için çok etkili iki dişli PEG&#39;lenmiş stabilize edici madde, MPEG, kullanımı ile kombine millifluidic kanal içinde küçük kalma süreleri elde etmek için yeteneği. Kimyasal ve nanomalzemelerin sentezine ek olarak, millifluidics nedeniyle prob alanında yüksek satış hacmi ve konsantrasyonu, daha genel ve verimli bir zaman çözümlü bir kinetik çalışmalar için ve aynı zamanda achie olan sentetik bir platforma, sunabilirakışkan sistemleri 7,10 daha gürültü oranı daha iyi sinyal ves. Biz 5 msn 11 gibi küçük bir zaman çözünürlüğü ile in situ XAS kullanılarak çözeltiden altın Nano büyümesinin zaman çözüldü analizi için bir örnek olarak millifluidic çip kullanımını göstermektedir. Ayrıca, kataliz uygulamaları için bugüne kadar geliştirilen mikro reaktörlerin çoğunluğu silikon 12,13 dayanmaktadır. Oluşturulan küçük birimlere ek olarak kendi pahalı üretim büyük ölçekli üretim için onları uygun hale getirir. Nanocatalysts ile kanal kaplanması için iki genel yöntem - kimyasal ve fiziksel, genellikle silikon kaplama işlemleri olarak adlandırılan, rağbet 14,15 şu anda. Mikro pahalı imalat ek olarak, kanalların tıkanması mikro reaktör kataliz büyük ölçekli üretim için uygun olabilir hale getirir. Microreactors mikro sürekli akış geçiş işlemleri earli heterojen kataliz için kullanılmış olsa da16-18 er, boyut kontrol yeteneği ve sürekli akış kanalları içinde gömülü altın nano yapılı katalizörler morfolojisi önce keşfedilmeyi değildi. Biz son zamanlarda, Au katalizörü ile millifluidic kanalları kaplanması için bir teknoloji geliştirdik nano morfolojisi ve boyutları (Şekil 5) 11 kontrollü olan, endüstriyel önemli kimyasal reaksiyonlar katalizini yürütülmesi için. Bir örnek olarak millifluidic kanalları içinde kaplanmış altın nano yapılı ile katalize 4-aminofenol, 4-nitrofenol dönüşüm göstermiştir. Tek bir millifluidic reaktör çip 50-60 ml / saat, 7 yüksek verimlilik ve kimyasalların kontrollü sentezinin akış oranlarını üretebilir olduğu göz önüne alındığında, ya sürekli akış işletim veya paralel işleme ile mümkündür. Millifluidics yukarıda tarif kaç örnekle, teklif olanakları yararlanmak için, biz de göstermek kullanıcı dostu birtaşınabilir ve var millifluidic cihaz gibi millifluidic cips, manifoldlar, akış kontrol, pompa ve elektrik bağlantıları gibi tüm gerekli bileşenleri entegre. Böyle bir millifluidic cihazı, Şekil 7&#39;de gösterildiği gibi, hemen işletme Millifluidica LLC (edinilebilir <a href="http://www.millifluidica.com" target="_blank">www.millifluidica.com</a> ). Makale ayrıca nanomalzemelerin, tepkime mekanizmaları ve sürekli akış kataliz zaman çözümlü analizi kontrol sentezi için, aşağıda tarif edildiği gibi, elde tutulan cihazı kullanılarak millifluidic protokolleri sağlar.

<table><tbody><tr><td>Bakır (II) nitrat hidrat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>13778-31-9</td><td>%99,999 saf</td></tr><tr><td>O- [2- (3-merkaptopropionilamino) etil] -O & prime; -metilpolietilen glikol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>401916-61-8</td><td>MW = 5.000</td></tr><tr><td>HAuCl < alt >4< / alt >.3H < alt >2 < / alt >O (Kloroaurik asit)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>27988-77-8</td><td>%99,999 saf</td></tr><tr><td>mezo-2,3-dimerkaptosüksinik asit (DMSA)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>304-55-2</td> <td>~% 98 saf</td></tr><tr><td>4-Nitrofenol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>100-02-7</td><td>spektrofotometrik sınıf</td></tr><tr><td>4-Aminofenol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>123-30-8</td><td>>99% saf (HPLC sınıfı)</td></tr> <tr><td>Sodyum borhidrür</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>16940-66-2</td><td>%98 saf</td></tr><tr><td>Sodyum hidroksit peletleri</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1310-73-2</td><td>%99,99 saf</td></tr><tr><td colspan="4">EQUIPMENT</td></tr><tr><td>Millifluidic Chips</td><td>Microplumbers Microsciences LLC</td><td>SDC-01</td><td>Polyester tereftalat polimerden yapılmıştır</td></tr><tr><td>Basınç Pompası</td><td>Mitos P-Pompası, Dolomit</td><td>3200016</td><td></td></tr><tr><td>Otomatik Şırınga Pompası</td><td>Cetoni Automation and Microsystems, GmbH</td><td></td><td>Şırınga pompası neMESYS</td></tr><tr><td>UV-3600 UV-VIS-NIR Spektrofotometre</td><td>Shimadzu</td><td></td><td></td></tr><tr><td>El Tipi Millifluidic Cihaz</td><td>Millifluidica</td><td>SCMD-1008</td><td>Şekil 7</td></tr></tbody></table>

kimyasal sentez ve zaman-çözülmesi mekanistiksel Çalışmaları millifluidics

Millifluidics for Chemical Synthesis and Time-resolved Mechanistic Studies

Kimyasal sentez ve zaman çözümlü bir mekanik çalışmalar için millifluidic cihazlarını kullanan işlemler üç örnek alınarak açıklanmıştır. İlk olarak, çok küçük bakır nanoklastırlaar sentezi tarif edilmektedir. İkinci örnek yerinde X-ışını soğurma spektroskopi kullanarak altın nanoparçacık oluşumunu analiz kimyasal reaksiyonların zaman çözülmesi kinetik soruşturma için kendi yarar sağlar. Nihai örneğin nano yapılı katalizör ile kaplanmış kanal iç millifluidic reaksiyonlar sürekli akış kataliz gösterir.

Iyi dağıtılmış ve dar bir boyut dağılımı ile muntazam boyutlu bakır nanoklastırlar millifluidic yonga setup (Şekil 1a) kullanılarak elde edildi. Sentezi için kullanılan farklı akış hızları kümelerin boyutu üzerinde önemli bir etkiye sahip değildi. Bununla birlikte, akış hızındaki artış ile, boyut dağılımının daralması gözlenebilir bir gelişme yoktur. En iyi dar bir boyut dağılımına sahip UCNCs 32,7 ml / saatlik bir akış hızı ile elde edildi. 32,7 ml / saat akış hızı ile oluşturulan UCNCs büyüklüğü 1,2 nm&#39;de (Şekil 1...

Millifluidic Nanomalzemelere aygıtları, tepkime mekanizmaları ve sürekli akış kataliz zaman çözümlü bir analiz olarak kontrol edilen sentez için kullanılmaktadır.

Kimyasal Sentez ve Zaman-çözülmesi Mekanistiksel Çalışmaları Millifluidics

Procedures utilizing millifluidic devices for chemical synthesis and time-resolved mechanistic studies are described by taking three examples. In the ...

Bu prosedürün genel amacı, nanomalzemelerin yüksek verimli sentezi, oluşumlarının zaman çözünürlüklü incelenmesi ve sürekli akış katalizinin gösterilmesi için basit miliakışkan tabanlı çip üstü laboratuvar cihazlarının faydasını ortaya koymaktır. Bu hedef, öncelikle bir miliakışkan reaktör kullanılarak bakır nanoparçacıkların sentezinin gösterilmesiyle gerçekleştirilir. Ardından, reaksiyon ara ürünlerini gözlemlemek amacıyla, miliakışkan kanal içindeki altın parçacıklarının oluşumu, zaman çözünürlüklü in situ x-ışını absorbsiyon spektroskopisi kullanılarak görselleştirilir.Son bölümde, milli akışkan çip içindeki altın nanoyapılar üzerinden akıtılarak, dört nitrophenol'ün dört amphenol'e dönüştürülmesiyle sürekli akış katalizi gösterilmiştir. Nihayetinde, bu üç deney, basit milli akışkan sistemlerin C iki oluşum araştırmalarında yüksek verimli sentez ve sürekli akış katalizi gerçekleştirme imkanları sunduğunu kanıtlamaktadır. Bu tekniğin geleneksel mikroakışkanlar gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, akışkan özelliklerinden ödün vermeden daha geniş kanallar sayesinde daha yüksek akış hızlarını destekleyebilmeleridir.Ayrıca, daha büyük ölçekli sentezler için reaksiyon hacimlerinin daha kolay ölçeklendirilmesine olanak tanırlar ve farklı spektroskopi araçları kullanılarak C iki'de reaksiyonların incelenmesi için etkili bir platform sağlarlar. Bu Yöntem, kimyasal reaksiyonların gerçek zamanlı yerinde izlenmesi, nanoparçacıkların büyümesinin haritalanması ve katalitik bir reaksiyonun kinetiği gibi akış tabanlı cihazlar alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Çip üstü laboratuvar (lab on a chip) cihazlarına aşina olmayan araştırmacılar için bu deneyler başlangıçta biraz karmaşık görünebilir, ancak alıştıktan sonra yürütülmesi oldukça kolaydır ve kendi özgün araştırmalarına kolayca uygulanabilirler.Bu deneylerin yürütülmesi nispeten basit olsa da, özellikle nanomateryallerin sentezi ve in situ katalitik inceleme için in situ analizler gerçekleştirirken, deneylerin karmaşıklığını anlamak adına öncelikle bunları görsel olarak incelemek önemlidir. Bu reaksiyonların dikkatle gözlemlenmesi gerekir; bu nedenle görselleştirme son derece önemlidir ve bu görsel gözlemleri sunmamız gerekmiştir. Başlamak için, burada gösterilenle benzer şekilde, 2 mm genişliğinde, 0,15 mm yüksekliğinde ve 220 mm uzunluğunda serpentin kanalları olan bir miliakışkan çip üretin veya satın alın. Ardından, miliakışkan çipi, 0,25 mm iç çaplı ve 1/16 inç dış çaplı FEP borular kullanarak bir Mitoses P pompasına bağlayın.Deney sırasında nabızsız akış sağlamak için P pompasını azot basıncı altında düzenleyin. Ardından, farklı basınçları saat başına mililitre cinsinden karşılık gelen akış hızlarıyla ilişkilendirmek için pompaları çözücü olarak su kullanarak test edin. Kalibrasyon tamamlandıktan sonra, deneyin başlatılmasından önce mili akışkan reaktörü ve boruları iyonize su ile durulayın; temiz bir flakonda 174 mg bakır(II) nitrat çözün ve 28 mL nanopure su içerisine 5.000 moleküler ağırlıklı 610 mg PEG ekleyin.Ayrı bir flakonda, 111 miligram sodyum borhidrür ve 102 miligram sodyum hidroksitten oluşan bir çözeltiyi 28 mililitre nano saf su içerisinde karıştırın. Bu işlem, pH değeri yaklaşık 13 olan bir çözelti ile sonuçlanacaktır. Ardından, her iki çözeltiyi P pompası aracılığıyla, ayrı giriş kanallarını kullanarak miliakışkan düzeneğe bağlayın.Her iki çözeltiyi, 50 millibar basınç kullanarak milli akışkan reaktör içerisinde eş zamanlı olarak akıtın. Bu işlem, saatte yaklaşık 6,81 mililitre tutarında bir toplam akış hızı sağlayacaktır. Elde edilen ultra küçük bakır nano kümelerinin iki ila üç mililitresini çıkış kısmından bir cam şişeye toplayın.Elde edilen bu çözeltiyi azotla süpürün ve yine azot altında saklayın. Farklı akış hızlarında ultra küçük bakır nano kümelerin sentezi için bu işlemi oda sıcaklığında 100 milibar, 200 milibar ve 300 milibar gibi farklı sabit basınçlar altında tekrarlayın. İlk olarak, 118,2 miligram altın ekleyerek 10 milimol kloro aurik asit çözeltisi hazırlayın.30 mL nanopure suyun içine üç klorür hidrat ve 30 mL nanopure suya 109,2 mg ekleyerek meso-2,3-dimerkaptosüksinik asit veya DMSA'nın 20 mM'lık çözeltisi hazırlanır. Ardından, pH değeri 12'ye ulaşana kadar DMSA çözeltisine 50 mg sodyum hidroksit eklenir. İki çözelti ayrı şırıngalara doldurulur ve yüksek hassasiyetli, tam otomatik, pulsasyonsuz pompalara yerleştirilir.Ardından, pompaları hortumlar kullanarak milli akışkan çipine bağlayın. Daha sonra, X, Y ve C yönlerinde hareket imkanı sağlayan metal bir sahne kullanarak, X-ışını absorbsiyon spektroskopisi için milli akışkan çipini senkrotron ışın hattına kenetleyin. İki çözeltiyi, iki ayrı şırınga aracılığıyla saatte 10 mililitre sabit akış hızında milli akışkan çipine aktarın.Otomatik pompalar kullanılarak, çözeltiler çip boyunca pompalanırken burada bir ile beş arası bölgeler olarak gösterilen farklı bölgelerden veri toplayın. Tüm altın katalizör çözeltilerini nano saf su kullanarak hazırlayın; daha önce gösterildiği gibi 10 mM'lık bir kloro-Aurik asit çözeltisi ile 20 mM'lık bir DMSA çözeltisini karıştırın.Ek olarak, 11,34 miligram sodyum borohidrür'ü 30 mililitre suyun içine ekleyerek 10 milimol'lük bir sodyum borohidrür çözeltisi hazırlayın. Ardından, kloral ORIC asit ve DMSA çözeltilerinden 10'ar mililitreyi iki ayrı flakona aktarın ve bunları, saatte 12 mililitrelik sabit bir akış hızıyla 45 dakika boyunca el tipi bir milifluidik cihaz kullanarak çip içerisinde akıtın. Sonrasında, 10 milimol'lük sodyum borohidrür çözeltisini saatte 12 mililitre akış hızında 15 dakika boyunca çip içerisinde akıtın.Altın I'ı altın 0'a indirgemek için, ardından çipi 12 mililitre/saat akış hızında 30 dakika boyunca nano saf su ile yıkayın. Sonrasında, 9 × 10⁻⁵ molar 4-nitro-APF fenol çözeltisinin 15 mililitresini, 0,65 molar sodyum borohidrürün 3,3 mililitresi ile karıştırın. 4-nitrofolat iyonu çözeltisi oluşturmak için bu karışımı giriş hatları üzerinden mikroakışkan altın kaplı hazneye bağlayın.Kaplanmış milli akışkan kanalı içerisinde 4-nitrofenol çözeltisini 4-aminofenole indirgemek için, çözeltiyi hazırlanmış altın katalizör haznesinden saatte beş mililitre hızla akıtın ve akışı bir viyale toplayın. Toplanan üründen üç mililitreyi bir UV-görünür bölge spektrofotometresine yerleştirin ve 250 ile 500 nanometre arasındaki dalga boyu aralığını ölçün. 4-nitrofenolat dönüşümünü doğrulamak için elde edilen spektrumu orijinal karışımla karşılaştırın.Ardından, dört nitro pholate iyonunun farklı standart konsantrasyonlardaki deneysel olarak gözlemlenen absorbsiyon şiddetini grafikleyerek reaksiyonun katalitik aktivitesini tahmin edin. 399 nanometre pik yüksekliğindeki değişim, konsantrasyonundaki ilgili değişimi temsil eder. Altın nanoparçacık katalizörü, bir taramalı elektron mikroskobu kullanılarak milli akışkan kanalının yüzeyinden ayırt edilebilir.Bu işlem kullanılarak yüksek bir altın yüzey alanı elde edilebilir. Burada gösterilen X-ışını absorbsiyon kenar yakın yapısı spektrumları, bölge üç, bölge beş ve bölge beşteki altın L üç kenarını yansıtmaktadır. 12 saat sonra pik, altın 3 oksidasyon durumuna sahip olan öncül kloro aurik asidin varlığını göstermektedir.Daha önce açıklandığı gibi. UV-görünür spektrumlar, 4-nitrofenolün 4-aminofenole dönüşümünü belirlemek için kullanılabilir. Burada 4-nitrofenol, 4-nitrofenolat iyonu ve 4-aminofenolün temsilci spektrumları gösterilmektedir.Altın katalizörün yokluğunda dört NPH pholate iyonunun dört amphenol'e dönüşme hızı, altın katalizör içeren aynı reaktantla karşılaştırıldığında oldukça düşüktür. Bu deneyler gerçekleştirilirken, redic kanalları içinde oluşan nanoparçacıkların bu prosedürün ardından kanal kubbesine de tutunabileceği unutulmamalıdır. Katalitik bir reaksiyonun zaman çözünürlüklü kinetiği gibi ek soruları yanıtlamak amacıyla, katalitik reaksiyonların in city incelemesi gibi diğer yöntemler de uygulanabilir.

millifluidics-for-chemical-synthesis-time-resolved-mechanistic

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Damlacık tabanlı mikroakışkan platformları kHz oranları ucuza pikolitrelik, kendi kendine bölümlere damarları oluşturmak mümkün olduğundan yüksek kapasiteli deney için umut vaat eden adaylardır. Hızlı, hassas ve yüksek çözünürlüklü floresans spektroskopik yöntemleri ile entegrasyon sayesinde, bu sistemler içinde üretilen bilgilerin büyük miktarda verimli, ayıklanır, harnessed ve kullanılan olabilir.

Mikroakışkan damlacık platformları için Floresan algılama yöntemleri

Bu çalışmada biz ~ 8 μs iki çözüm karıştırma yeteneğine sahip mikroakışkan mikser imalat ve kullanımının açıklanması. Ayrıca UV floresan ve floresan rezonans enerji transferi (FRET) kullanarak spektroskopik tespiti ile bu karıştırıcı kullanımını göstermektedir.

Protein Katlama Öğrenmenin mikroakışkan Mikserler

Gerçek zamanlı izleme sürekli akış işleme ile yerine reaksiyonların hızlı optimizasyonu sağlar. Burada 3-acetylcoumarin hazırlanması Bir örnek olarak kullanılmıştır. Reaksiyonun iyi duruma getirmek için gereken adımlar gibi in-situ Raman izleme yerine getirilmesi için aygıt tarif edilmektedir.

Sürekli akış İşleme kullanma Gerçekleştirilen Reaksiyonları Gerçek zamanlı izleme: Bir Örnek olarak 3-Acetylcoumarin Hazırlanması

Biz indüktif eşleşmiş plazma kütle spektrometresi (ICPMS) için ayrı bir damlacık örnek giriş sistemi sunuyoruz. Bu 90 ila 7000 Hz arası frekanslarda 40-60 um boyut aralığında yüksek tek dağılımlı damlacıklarını üreten ucuz ve tek kullanımlık mikroakışkan çip dayanmaktadır.

ICPMS Numune Giriş için mikroakışkan Chip

Dur-akış mikro-boru (SFMT) gaz halinde olan yakıtlar Reaktanları ve/veya görünür ışık aracılı istihdam reaktörler reaksiyonlar sunulan kullanarak organik reaksiyon tarama için bir protokol.

Stop-akış mikro-boru reaktörler kullanımı organik dönüşümleri gelişimi için

Bu protokolü nasıl imal ve mikrosıvısal cihazlar x-ışını kırınım veri toplama oda sıcaklığında için ayrıntılı olarak anlatılmaktadır. Ayrıca, protein kristalizasyon tarafından dinamik ışık saçılma izlemek açıklar ve nasıl işlemek ve analiz kırınım veri elde.

Mikrosıvısal çip Situ Crystal x-ışını kırınım ve in Situ dinamik ışık saçılma seri kristalografisi için için

Burada ayrıntılı işlem ve derleme kolloidal yarı iletken nanocrystal immobilizasyonu sistematik karakterizasyonu için modüler mikrosıvısal tarama platformun iletişim kurallarıdır. Tam ayarlanabilir sistem düzenlemeler ile yüksek verimli spectra koleksiyonu 4 büyüklük reaksiyon zamanı ölçekler bir kütle transferi kontrol örnekleme alanı içinde genelinde yürütülen.

Kolloidal yarı iletken Nanocrystals sistematik çalışmalar için modüler bir mikrosıvısal teknolojisi

PdMS tabanlı, çok katmanlı, mikroakışkan bir cihazın in vitro transkripsiyon ve çeviri (IVTT) reaksiyonlarının uzun süreler boyunca gerçekleştirilmesine olanak sağlayan üretim süreci anlatılmaktadır. Ayrıca, bu reaksiyonları uzun süre ler boyunca otomatikleştirmek ve korumak için gereken donanım ve yazılıma kapsamlı bir genel bakış sağlanır.

Uzun Süreli Hücresiz Gen Ekspresyonunun İletimi için Çok Katmanlı Mikroakışkan Platform

1500 kültür ünitesi, bir dizi gelişmiş peristaltik pompa ve yerinde karıştırma modülünden oluşan karmaşık yaşam makineleri üzerinde yüksek verimli çalışmalar için mikroakışkan bir sistem sunuyoruz. Mikroakışkan çip, vivodaki son derece karmaşık ve dinamik mikro çevresel koşulların analizini sağlar.

Yüksek Verimli Mikroakışkan Cihaz Kullanarak Dinamik ÇevreSel Koşulların Üretilmesi

Basit aktin filament mikroakışkan tahlilleri için, floresan mikroskobu ile birlikte, bireysel aktin filamentlerini gerçek zamanlı olarak doğru bir şekilde izlemeyi ve sırayla farklı protein çözeltilerine maruz bırakmayı sağlayan protokoller sunuyoruz.

Tek Aktin Filamentlerin ve Demetlerin Montaj Dinamiğini İncelemek için Mikroakışkanlar ve Floresan Mikroskobu Kullanma

Yağda su emülsiyonlarında (tapalar) kombinatoryal kütüphanelerin üretimi için polidimetilsiloksan (PDMS) bazlı iki katmanlı bir cihazın imalatı burada sunulmaktadır. Fiş üretimini otomatikleştirmek için gerekli donanım ve yazılım protokolde detaylandırılmıştır ve kantitatif bir floresan fiş kütüphanesinin üretimi de gösterilmiştir.

Kombinatoryal Fiş Üretimi için İki Katmanlı Mikroakışkan Cihaz

Keşfedin millifluidik cihazlarla bakır ve altın nanopartiküllerin yüksek verimli sentezi ve sürekli akış katalizini. Gerçek zamanlı reaksiyon mekanizmalarını incelemek için bu yöntemi öğrenin.

Kimyasal Sentez ve Zaman-çözülmesi Mekanistiksel Çalışmaları Millifluidics

Daha fazla video keşfet