Nature.com ని సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు. మీరు ఉపయోగిస్తున్న బ్రౌజర్ వెర్షన్ పరిమిత CSS మద్దతును కలిగి ఉంది. ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు నవీకరించబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాలని మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా ఇంటర్నెట్ ఎక్స్‌ప్లోరర్‌లో అనుకూలత మోడ్‌ను నిలిపివేయండి). ఈలోగా, నిరంతర మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము సైట్‌ను శైలులు మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా రెండర్ చేస్తాము.
ఒకే సమయంలో మూడు స్లయిడ్‌లను చూపించే కారౌసెల్. ఒకేసారి మూడు స్లయిడ్‌ల ద్వారా కదలడానికి మునుపటి మరియు తదుపరి బటన్‌లను ఉపయోగించండి లేదా ఒకేసారి మూడు స్లయిడ్‌ల ద్వారా కదలడానికి చివర ఉన్న స్లయిడర్ బటన్‌లను ఉపయోగించండి.
పరిశోధకులు మరియు పారిశ్రామికవేత్తలు తమ నిర్దిష్ట అవసరాలను తీర్చడానికి రసాయన పరికరాలను రూపొందించే మరియు తయారు చేసే విధానాన్ని సంకలిత తయారీ మారుస్తోంది. ఈ పత్రంలో, నేరుగా ఇంటిగ్రేటెడ్ ఉత్ప్రేరక భాగాలు మరియు సెన్సింగ్ మూలకాలతో ఘన లోహపు షీట్ యొక్క అల్ట్రాసోనిక్ సంకలిత తయారీ (UAM) లామినేషన్ ద్వారా ఏర్పడిన ప్రవాహ రియాక్టర్ యొక్క మొదటి ఉదాహరణను మేము నివేదిస్తాము. UAM సాంకేతికత ప్రస్తుతం రసాయన రియాక్టర్ల సంకలిత తయారీతో ముడిపడి ఉన్న అనేక పరిమితులను అధిగమించడమే కాకుండా, అటువంటి పరికరాల సామర్థ్యాలను కూడా బాగా విస్తరిస్తుంది. UAM కెమిస్ట్రీ సౌకర్యాన్ని ఉపయోగించి Cu-మధ్యవర్తిత్వం వహించిన 1,3-డైపోలార్ హుయిస్జెన్ సైక్లోఅడిషన్ రియాక్షన్ ద్వారా జీవశాస్త్రపరంగా ముఖ్యమైన అనేక 1,4-డిస్ప్స్టిట్యూటెడ్ 1,2,3-ట్రయాజోల్ సమ్మేళనాలు విజయవంతంగా సంశ్లేషణ చేయబడ్డాయి మరియు ఆప్టిమైజ్ చేయబడ్డాయి. UAM మరియు నిరంతర ప్రవాహ ప్రాసెసింగ్ యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలను ఉపయోగించి, పరికరం కొనసాగుతున్న ప్రతిచర్యలను ఉత్ప్రేరకపరచగలదు అలాగే ప్రతిచర్యలను పర్యవేక్షించడానికి మరియు ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి నిజ-సమయ అభిప్రాయాన్ని అందించగలదు.
దాని బల్క్ కౌంటర్‌పార్ట్‌పై దాని గణనీయమైన ప్రయోజనాల కారణంగా, రసాయన సంశ్లేషణ యొక్క ఎంపిక మరియు సామర్థ్యాన్ని పెంచే సామర్థ్యం కారణంగా ఫ్లో కెమిస్ట్రీ విద్యా మరియు పారిశ్రామిక సెట్టింగ్‌లలో ముఖ్యమైన మరియు పెరుగుతున్న రంగం. ఇది సాధారణ సేంద్రీయ అణువుల నిర్మాణం నుండి ఫార్మాస్యూటికల్ సమ్మేళనాలు 2,3 మరియు సహజ ఉత్పత్తులు 4,5,6 వరకు విస్తరించి ఉంది. చక్కటి రసాయన మరియు ఫార్మాస్యూటికల్ పరిశ్రమలలో 50% కంటే ఎక్కువ ప్రతిచర్యలు నిరంతర ప్రవాహం నుండి ప్రయోజనం పొందవచ్చు 7.
ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, సాంప్రదాయ గాజుసామాను లేదా ప్రవాహ రసాయన శాస్త్ర పరికరాలను అనుకూల రసాయన "రియాక్టర్లు"8తో భర్తీ చేయాలని కోరుకునే సమూహాల ధోరణి పెరుగుతోంది. ఈ పద్ధతుల యొక్క పునరావృత రూపకల్పన, వేగవంతమైన తయారీ మరియు త్రిమితీయ (3D) సామర్థ్యాలు నిర్దిష్ట ప్రతిచర్యలు, పరికరాలు లేదా పరిస్థితుల కోసం తమ పరికరాలను అనుకూలీకరించాలనుకునే వారికి ఉపయోగకరంగా ఉంటాయి. ఈ రోజు వరకు, ఈ పని స్టీరియోలితోగ్రఫీ (SL)9,10,11, ఫ్యూజ్డ్ డిపాజిషన్ మోడలింగ్ (FDM)8,12,13,14 మరియు ఇంక్‌జెట్ ప్రింటింగ్7,15 వంటి పాలిమర్-ఆధారిత 3D ప్రింటింగ్ పద్ధతుల వాడకంపై దాదాపుగా దృష్టి సారించింది. , 16. అటువంటి పరికరాల విశ్వసనీయత మరియు సామర్థ్యం లేకపోవడం విస్తృత శ్రేణి రసాయన ప్రతిచర్యలు/విశ్లేషణలు17, 18, 19, 20 ఈ రంగంలో AM యొక్క విస్తృత అనువర్తనానికి ప్రధాన పరిమితి కారకం17, 18, 19, 20.
ప్రవాహ రసాయన శాస్త్రం యొక్క పెరుగుతున్న వినియోగం మరియు AM తో అనుబంధించబడిన అనుకూలమైన లక్షణాల కారణంగా, మెరుగైన రసాయన శాస్త్రం మరియు విశ్లేషణాత్మక సామర్థ్యాలతో ప్రవాహ ప్రతిచర్య నాళాలను రూపొందించడానికి వినియోగదారులను అనుమతించే మెరుగైన పద్ధతులను అన్వేషించాల్సిన అవసరం ఉంది. ఈ పద్ధతులు వినియోగదారులను విస్తృత శ్రేణి ప్రతిచర్య పరిస్థితులలో పనిచేయగల అధిక బలం లేదా క్రియాత్మక పదార్థాల శ్రేణి నుండి ఎంచుకోవడానికి అనుమతించాలి, అలాగే ప్రతిచర్యను పర్యవేక్షించడం మరియు నియంత్రించడాన్ని ప్రారంభించడానికి పరికరం నుండి వివిధ రకాల విశ్లేషణాత్మక అవుట్‌పుట్‌ను సులభతరం చేయాలి.
కస్టమ్ కెమికల్ రియాక్టర్లను అభివృద్ధి చేయడానికి ఉపయోగించే ఒక సంకలిత తయారీ ప్రక్రియ అల్ట్రాసోనిక్ సంకలిత తయారీ (UAM). ఈ ఘన-స్థితి షీట్ లామినేషన్ పద్ధతి సన్నని లోహపు రేకులకు అల్ట్రాసోనిక్ వైబ్రేషన్‌లను వర్తింపజేస్తుంది, వీటిని పొరలవారీగా బంధించడానికి కనీస వాల్యూమెట్రిక్ తాపన మరియు అధిక స్థాయి ప్లాస్టిక్ ప్రవాహం 21, 22, 23 తో కలుపుతుంది. చాలా ఇతర AM సాంకేతికతల మాదిరిగా కాకుండా, UAM ను హైబ్రిడ్ తయారీ ప్రక్రియ అని పిలువబడే వ్యవకలన ఉత్పత్తితో నేరుగా అనుసంధానించవచ్చు, దీనిలో ఆవర్తన ఇన్-సిటు న్యూమరికల్ కంట్రోల్ (CNC) మిల్లింగ్ లేదా లేజర్ ప్రాసెసింగ్ బంధిత పదార్థం 24, 25 యొక్క పొర యొక్క నికర ఆకారాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. దీని అర్థం వినియోగదారుడు చిన్న ద్రవ ఛానెల్‌ల నుండి అవశేష అసలు నిర్మాణ సామగ్రిని తొలగించడంలో ఉన్న సమస్యలకు మాత్రమే పరిమితం కాదు, ఇది తరచుగా పౌడర్ మరియు ద్రవ వ్యవస్థలలో AM26,27,28 జరుగుతుంది. ఈ డిజైన్ స్వేచ్ఛ అందుబాటులో ఉన్న పదార్థాల ఎంపికకు కూడా విస్తరించింది - UAM ఒకే ప్రక్రియ దశలో ఉష్ణపరంగా సారూప్యమైన మరియు అసమాన పదార్థాల కలయికలను బంధించగలదు. ద్రవీభవన ప్రక్రియకు మించిన పదార్థ కలయికల ఎంపిక అంటే నిర్దిష్ట అనువర్తనాల యాంత్రిక మరియు రసాయన అవసరాలను బాగా తీర్చవచ్చు. ఘన బంధంతో పాటు, అల్ట్రాసోనిక్ బంధంతో సంభవించే మరొక దృగ్విషయం సాపేక్షంగా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ప్లాస్టిక్ పదార్థాల అధిక ద్రవత్వం29,30,31,32,33. UAM యొక్క ఈ ప్రత్యేక లక్షణం యాంత్రిక/ఉష్ణ మూలకాలను లోహ పొరల మధ్య నష్టం లేకుండా ఉంచడానికి అనుమతిస్తుంది. ఎంబెడెడ్ UAM సెన్సార్లు ఇంటిగ్రేటెడ్ అనలిటిక్స్ ద్వారా పరికరం నుండి వినియోగదారుకు నిజ-సమయ సమాచారాన్ని పంపిణీ చేయడాన్ని సులభతరం చేస్తాయి.
రచయితల మునుపటి పని32 ఎంబెడెడ్ సెన్సింగ్ సామర్థ్యాలతో లోహ 3D మైక్రోఫ్లూయిడ్ నిర్మాణాలను సృష్టించే UAM ప్రక్రియ సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శించింది. ఈ పరికరం పర్యవేక్షణ ప్రయోజనాల కోసం మాత్రమే. ఈ వ్యాసం UAM తయారు చేసిన మైక్రోఫ్లూయిడ్ రసాయన రియాక్టర్ యొక్క మొదటి ఉదాహరణను అందిస్తుంది, ఇది నిర్మాణాత్మకంగా ఇంటిగ్రేటెడ్ ఉత్ప్రేరక పదార్థాలతో రసాయన సంశ్లేషణను నియంత్రించడమే కాకుండా ప్రేరేపించే క్రియాశీల పరికరం. ఈ పరికరం 3D రసాయన పరికరాల తయారీలో UAM సాంకేతికతతో అనుబంధించబడిన అనేక ప్రయోజనాలను మిళితం చేస్తుంది, అవి: కంప్యూటర్-ఎయిడెడ్ డిజైన్ (CAD) మోడల్ నుండి నేరుగా ఉత్పత్తిగా పూర్తి 3D డిజైన్‌ను మార్చగల సామర్థ్యం; అధిక ఉష్ణ వాహకత మరియు ఉత్ప్రేరక పదార్థాల కలయిక కోసం బహుళ-పదార్థ తయారీ, అలాగే ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ మరియు నిర్వహణ కోసం రియాక్టెంట్ ప్రవాహాల మధ్య నేరుగా పొందుపరచబడిన ఉష్ణ సెన్సార్లు. రియాక్టర్ యొక్క కార్యాచరణను ప్రదర్శించడానికి, ఔషధపరంగా ముఖ్యమైన 1,4-డిస్ప్స్టిట్యూటెడ్ 1,2,3-ట్రయాజోల్ సమ్మేళనాల లైబ్రరీని రాగి-ఉత్ప్రేరక 1,3-డైపోలార్ హుయిస్జెన్ సైక్లోడిషన్ ద్వారా సంశ్లేషణ చేయబడింది. ఈ రచన, మెటీరియల్ సైన్స్ మరియు కంప్యూటర్-ఎయిడెడ్ డిజైన్ వాడకం, ఇంటర్ డిసిప్లినరీ పరిశోధన ద్వారా రసాయన శాస్త్రానికి కొత్త అవకాశాలను మరియు అవకాశాలను ఎలా తెరుస్తుందో హైలైట్ చేస్తుంది.
అన్ని ద్రావకాలు మరియు కారకాలు సిగ్మా-ఆల్డ్రిచ్, ఆల్ఫా ఈసర్, TCI లేదా ఫిషర్ సైంటిఫిక్ నుండి కొనుగోలు చేయబడ్డాయి మరియు ముందస్తు శుద్దీకరణ లేకుండా ఉపయోగించబడ్డాయి. వరుసగా 400 మరియు 100 MHz వద్ద నమోదు చేయబడిన 1H మరియు 13C NMR స్పెక్ట్రాలను JEOL ECS-400 400 MHz స్పెక్ట్రోమీటర్ లేదా CDCl3 లేదా (CD3)2SO ద్రావకం వలె బ్రూకర్ అవాన్స్ II 400 MHz స్పెక్ట్రోమీటర్‌పై పొందారు. అన్ని ప్రతిచర్యలు యునిక్సిస్ ఫ్లోసిన్ ఫ్లో కెమిస్ట్రీ ప్లాట్‌ఫామ్‌ను ఉపయోగించి నిర్వహించబడ్డాయి.
ఈ అధ్యయనంలో అన్ని పరికరాలను రూపొందించడానికి UAM ఉపయోగించబడింది. ఈ సాంకేతికత 1999లో కనుగొనబడింది మరియు దాని సాంకేతిక వివరాలు, ఆపరేటింగ్ పారామితులు మరియు దాని ఆవిష్కరణ నుండి అభివృద్ధిని ఈ క్రింది ప్రచురించబడిన పదార్థాలను ఉపయోగించి అధ్యయనం చేయవచ్చు34,35,36,37. ఈ పరికరం (Fig. 1) హెవీ డ్యూటీ 9 kW SonicLayer 4000® UAM వ్యవస్థను (Fabrisonic, Ohio, USA) ఉపయోగించి అమలు చేయబడింది. ప్రవాహ పరికరం కోసం ఎంచుకున్న పదార్థాలు Cu-110 మరియు Al 6061. Cu-110 అధిక రాగి కంటెంట్‌ను కలిగి ఉంటుంది (కనీసం 99.9% రాగి), ఇది రాగి ఉత్ప్రేరక ప్రతిచర్యలకు మంచి అభ్యర్థిగా మారుతుంది మరియు అందువల్ల దీనిని మైక్రోరియాక్టర్ లోపల “క్రియాశీల పొరగా ఉపయోగిస్తారు. Al 6061 O ను “బల్క్” పదార్థంగా ఉపయోగిస్తారు. , అలాగే విశ్లేషణ కోసం ఉపయోగించే ఇంటర్కలేషన్ పొర; Cu-110 పొరతో కలిపి సహాయక మిశ్రమం భాగాలు మరియు ఎనియల్డ్ స్థితి యొక్క ఇంటర్కలేషన్. ఈ పనిలో ఉపయోగించిన కారకాలతో రసాయనికంగా స్థిరంగా ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది. Cu-110తో కలిపి Al 6061 O కూడా UAM కోసం అనుకూలమైన పదార్థ కలయికగా పరిగణించబడుతుంది మరియు అందువల్ల ఈ అధ్యయనానికి తగిన పదార్థం38,42. ఈ పరికరాలు క్రింద పట్టిక 1లో జాబితా చేయబడ్డాయి.
రియాక్టర్ తయారీ దశలు (1) 6061 అల్యూమినియం మిశ్రమం ఉపరితలం (2) రాగి రేకు నుండి దిగువ ఛానెల్ తయారీ (3) పొరల మధ్య థర్మోకపుల్స్ చొప్పించడం (4) ఎగువ ఛానెల్ (5) ఇన్లెట్ మరియు అవుట్లెట్ (6) మోనోలిథిక్ రియాక్టర్.
ద్రవ ఛానల్ డిజైన్ తత్వశాస్త్రం ఏమిటంటే, నిర్వహించదగిన చిప్ పరిమాణాన్ని కొనసాగిస్తూ చిప్ లోపల ద్రవం ప్రయాణించే దూరాన్ని పెంచడానికి ఒక మెలికలు తిరిగిన మార్గాన్ని ఉపయోగించడం. ఈ దూరం పెరుగుదల ఉత్ప్రేరక-ప్రతిచర్య కాంటాక్ట్ సమయాన్ని పెంచడానికి మరియు అద్భుతమైన ఉత్పత్తి దిగుబడిని అందించడానికి అవసరం. పరికరం లోపల అల్లకల్లోల మిశ్రమాన్ని ప్రేరేపించడానికి మరియు ఉపరితలంతో (ఉత్ప్రేరకం) ద్రవం యొక్క సంపర్క సమయాన్ని పెంచడానికి చిప్స్ సరళ మార్గం చివర్లలో 90° వంపులను ఉపయోగిస్తాయి. సాధించగల మిక్సింగ్‌ను మరింత మెరుగుపరచడానికి, రియాక్టర్ రూపకల్పనలో మిక్సింగ్ కాయిల్ విభాగంలోకి ప్రవేశించే ముందు Y-కనెక్షన్‌లో కలిపిన రెండు రియాక్టెంట్ ఇన్‌లెట్‌లు ఉంటాయి. దాని నివాసం ద్వారా సగం వరకు ప్రవాహాన్ని దాటే మూడవ ప్రవేశ ద్వారం, భవిష్యత్ బహుళ-దశల సంశ్లేషణ ప్రతిచర్యల ప్రణాళికలో చేర్చబడింది.
అన్ని ఛానెల్‌లు చతురస్రాకార ప్రొఫైల్‌ను కలిగి ఉంటాయి (టేపర్ కోణాలు లేవు), ఇది ఛానల్ జ్యామితిని రూపొందించడానికి ఉపయోగించే ఆవర్తన CNC మిల్లింగ్ ఫలితంగా ఉంటుంది. అధిక (మైక్రో రియాక్టర్ కోసం) వాల్యూమెట్రిక్ దిగుబడిని అందించడానికి ఛానల్ కొలతలు ఎంపిక చేయబడతాయి, అయితే అది కలిగి ఉన్న చాలా ద్రవాలకు ఉపరితలంతో (ఉత్ప్రేరకాలు) పరస్పర చర్యను సులభతరం చేసేంత చిన్నవిగా ఉంటాయి. తగిన పరిమాణం లోహ-ద్రవ ప్రతిచర్య పరికరాలతో రచయితల గత అనుభవంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. తుది ఛానెల్ యొక్క అంతర్గత కొలతలు 750 µm x 750 µm మరియు మొత్తం రియాక్టర్ వాల్యూమ్ 1 ml. వాణిజ్య ప్రవాహ కెమిస్ట్రీ పరికరాలతో పరికరాన్ని సులభంగా ఇంటర్‌ఫేసింగ్ చేయడానికి అనుమతించడానికి డిజైన్‌లో అంతర్నిర్మిత కనెక్టర్ (1/4″-28 UNF థ్రెడ్) చేర్చబడింది. ఛానెల్ పరిమాణం రేకు పదార్థం యొక్క మందం, దాని యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు అల్ట్రాసోనిక్స్‌తో ఉపయోగించే బంధన పారామితుల ద్వారా పరిమితం చేయబడింది. ఇచ్చిన పదార్థానికి ఒక నిర్దిష్ట వెడల్పు వద్ద, పదార్థం సృష్టించబడిన ఛానెల్‌లోకి "కుంగిపోతుంది". ఈ గణనకు ప్రస్తుతం నిర్దిష్ట నమూనా లేదు, కాబట్టి ఇచ్చిన పదార్థం మరియు డిజైన్ కోసం గరిష్ట ఛానల్ వెడల్పు ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ణయించబడుతుంది, ఈ సందర్భంలో 750 µm వెడల్పు కుంగిపోవడానికి కారణం కాదు.
ఛానల్ యొక్క ఆకారం (చతురస్రం) చదరపు కట్టర్ ఉపయోగించి నిర్ణయించబడుతుంది. వివిధ కటింగ్ సాధనాలను ఉపయోగించి CNC యంత్రాలపై ఛానెల్‌ల ఆకారం మరియు పరిమాణాన్ని మార్చవచ్చు, తద్వారా వివిధ ప్రవాహ రేట్లు మరియు లక్షణాలను పొందవచ్చు. 125 µm సాధనంతో వక్ర ఛానెల్‌ను సృష్టించే ఉదాహరణను మోనాఘన్45లో చూడవచ్చు. రేకు పొరను ఫ్లాట్‌గా వర్తింపజేసినప్పుడు, ఛానెల్‌లకు రేకు పదార్థం యొక్క అప్లికేషన్ ఫ్లాట్ (చదరపు) ఉపరితలాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఈ పనిలో, ఛానల్ సమరూపతను కాపాడటానికి ఒక చదరపు ఆకృతిని ఉపయోగించారు.
ఉత్పత్తిలో ప్రోగ్రామ్ చేయబడిన విరామం సమయంలో, థర్మోకపుల్ ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్లు (రకం K) ఎగువ మరియు దిగువ ఛానల్ సమూహాల మధ్య పరికరంలో నేరుగా నిర్మించబడతాయి (Fig. 1 - దశ 3). ఈ థర్మోకపుల్స్ -200 నుండి 1350 °C వరకు ఉష్ణోగ్రత మార్పులను నియంత్రించగలవు.
లోహ నిక్షేపణ ప్రక్రియను UAM హార్న్ 25.4 mm వెడల్పు మరియు 150 మైక్రాన్ల మందం కలిగిన లోహపు రేకును ఉపయోగించి నిర్వహిస్తుంది. ఈ రేకు పొరలు మొత్తం నిర్మాణ ప్రాంతాన్ని కవర్ చేయడానికి ప్రక్కనే ఉన్న స్ట్రిప్‌ల శ్రేణిలో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి; తీసివేత ప్రక్రియ తుది శుభ్రమైన ఆకారాన్ని సృష్టిస్తుంది కాబట్టి డిపాజిట్ చేయబడిన పదార్థం యొక్క పరిమాణం తుది ఉత్పత్తి కంటే పెద్దదిగా ఉంటుంది. పరికరాల బాహ్య మరియు అంతర్గత ఆకృతులను యంత్రం చేయడానికి CNC మ్యాచింగ్ ఉపయోగించబడుతుంది, ఫలితంగా ఎంచుకున్న సాధనం మరియు CNC ప్రాసెస్ పారామితులకు అనుగుణంగా పరికరాలు మరియు ఛానెల్‌ల ఉపరితల ముగింపు ఉంటుంది (ఈ ఉదాహరణలో, సుమారు 1.6 µm Ra). డైమెన్షనల్ ఖచ్చితత్వం నిర్వహించబడుతుందని మరియు పూర్తయిన భాగం CNC ఫైన్ మిల్లింగ్ ఖచ్చితత్వ స్థాయిలను కలుస్తుందని నిర్ధారించుకోవడానికి పరికరం యొక్క తయారీ ప్రక్రియ అంతటా నిరంతర, నిరంతర అల్ట్రాసోనిక్ మెటీరియల్ స్ప్రేయింగ్ మరియు మ్యాచింగ్ సైకిల్స్ ఉపయోగించబడతాయి. ఈ పరికరం కోసం ఉపయోగించే ఛానెల్ యొక్క వెడల్పు ద్రవ ఛానెల్‌లో రేకు పదార్థం "కుంగిపోకుండా" ఉండేలా చూసుకోవడానికి తగినంత చిన్నది, కాబట్టి ఛానెల్ చదరపు క్రాస్ సెక్షన్ కలిగి ఉంటుంది. రేకు పదార్థంలో సాధ్యమయ్యే ఖాళీలు మరియు UAM ప్రక్రియ యొక్క పారామితులను తయారీ భాగస్వామి (ఫ్యాబ్రిసోనిక్ LLC, USA) ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ణయించారు.
UAM సమ్మేళనం యొక్క ఇంటర్‌ఫేస్ 46, 47 వద్ద అదనపు వేడి చికిత్స లేకుండా మూలకాల వ్యాప్తి తక్కువగా ఉంటుందని అధ్యయనాలు చూపించాయి, కాబట్టి ఈ పనిలోని పరికరాలకు Cu-110 పొర Al 6061 పొర నుండి భిన్నంగా ఉంటుంది మరియు నాటకీయంగా మారుతుంది.
రియాక్టర్ దిగువన 250 psi (1724 kPa) వద్ద ప్రీ-కాలిబ్రేటెడ్ బ్యాక్ ప్రెజర్ రెగ్యులేటర్ (BPR)ను ఇన్‌స్టాల్ చేసి, రియాక్టర్ ద్వారా 0.1 నుండి 1 ml min-1 రేటుతో నీటిని పంప్ చేయండి. వ్యవస్థ స్థిరమైన స్థిరమైన ఒత్తిడిని నిర్వహించగలదని నిర్ధారించుకోవడానికి సిస్టమ్‌లో నిర్మించిన ఫ్లోసిన్ ప్రెజర్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌ను ఉపయోగించి రియాక్టర్ పీడనాన్ని పర్యవేక్షించారు. రియాక్టర్‌లో నిర్మించిన థర్మోకపుల్స్ మరియు ఫ్లోసిన్ చిప్ యొక్క హీటింగ్ ప్లేట్‌లో నిర్మించిన థర్మోకపుల్స్ మధ్య ఏవైనా తేడాలను వెతకడం ద్వారా ఫ్లో రియాక్టర్‌లోని సంభావ్య ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతలు పరీక్షించబడ్డాయి. 25 °C ఇంక్రిమెంట్‌లలో ప్రోగ్రామ్ చేయబడిన హాట్‌ప్లేట్ ఉష్ణోగ్రతను 100 మరియు 150 °C మధ్య మార్చడం ద్వారా మరియు ప్రోగ్రామ్ చేయబడిన మరియు రికార్డ్ చేయబడిన ఉష్ణోగ్రతల మధ్య ఏవైనా తేడాలను పర్యవేక్షించడం ద్వారా ఇది సాధించబడుతుంది. ఇది tc-08 డేటా లాగర్ (PicoTech, కేంబ్రిడ్జ్, UK) మరియు దానితో పాటు ఉన్న పికోలాగ్ సాఫ్ట్‌వేర్‌ను ఉపయోగించి సాధించబడింది.
ఫెనిలాసిటిలీన్ మరియు అయోడోఈథేన్ యొక్క సైక్లోఅడిషన్ రియాక్షన్ కోసం పరిస్థితులు ఆప్టిమైజ్ చేయబడ్డాయి (స్కీమ్ 1-సైక్లోడిషన్ ఆఫ్ ఫెనిలాసిటిలీన్ మరియు అయోడోఈథేన్, స్కీమ్ 1-సైక్లోడిషన్ ఆఫ్ ఫెనిలాసిటిలీన్ మరియు అయోడోఈథేన్). ఈ ఆప్టిమైజేషన్ పూర్తి ఫ్యాక్టోరియల్ డిజైన్ ఆఫ్ ఎక్స్‌పెరిమెంట్స్ (DOE) విధానాన్ని ఉపయోగించి నిర్వహించబడింది, ఉష్ణోగ్రత మరియు నివాస సమయాన్ని వేరియబుల్స్‌గా ఉపయోగించి ఆల్కైన్: అజైడ్ నిష్పత్తిని 1:2 వద్ద నిర్ణయించారు.
సోడియం అజైడ్ (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), అయోడోఈథేన్ (0.25 M, DMF), మరియు ఫెనిలాసిటిలీన్ (0.125 M, DMF) యొక్క ప్రత్యేక ద్రావణాలను తయారు చేశారు. ప్రతి ద్రావణం యొక్క 1.5 ml ఆల్కాట్‌ను కలపడం మరియు కావలసిన ప్రవాహ రేటు మరియు ఉష్ణోగ్రత వద్ద రియాక్టర్ ద్వారా పంప్ చేయడం జరిగింది. మోడల్ యొక్క ప్రతిస్పందనను ట్రయాజోల్ ఉత్పత్తి యొక్క పీక్ ప్రాంతం మరియు ఫెనిలాసిటిలీన్ యొక్క ప్రారంభ పదార్థానికి నిష్పత్తిగా తీసుకున్నారు మరియు అధిక పనితీరు గల లిక్విడ్ క్రోమాటోగ్రఫీ (HPLC) ఉపయోగించి నిర్ణయించారు. విశ్లేషణ స్థిరత్వం కోసం, ప్రతిచర్య మిశ్రమం రియాక్టర్ నుండి నిష్క్రమించిన వెంటనే అన్ని ప్రతిచర్యలు తీసుకోబడ్డాయి. ఆప్టిమైజేషన్ కోసం ఎంచుకున్న పారామితి పరిధులు టేబుల్ 2లో చూపబడ్డాయి.
అన్ని నమూనాలను క్వాటర్నరీ పంప్, కాలమ్ ఓవెన్, వేరియబుల్ వేవ్ లెంగ్త్ UV డిటెక్టర్ మరియు ఆటోసాంప్లర్‌తో కూడిన క్రోమాస్టర్ HPLC సిస్టమ్ (VWR, PA, USA) ఉపయోగించి విశ్లేషించారు. ఈ కాలమ్ ఈక్వివలెన్స్ 5 C18 (VWR, PA, USA), 4.6 x 100 mm, 5 µm కణ పరిమాణం, 40°C వద్ద నిర్వహించబడుతుంది. ద్రావకం 1.5 ml·min-1 ప్రవాహం రేటు వద్ద ఐసోక్రటిక్ మిథనాల్: నీరు 50:50. ఇంజెక్షన్ వాల్యూమ్ 5 μl మరియు డిటెక్టర్ తరంగదైర్ఘ్యం 254 nm. DOE నమూనా కోసం % పీక్ వైశాల్యాన్ని అవశేష ఆల్కైన్ మరియు ట్రయాజోల్ ఉత్పత్తుల పీక్ ప్రాంతాల నుండి మాత్రమే లెక్కించారు. ప్రారంభ పదార్థం యొక్క పరిచయం సంబంధిత శిఖరాలను గుర్తించడం సాధ్యం చేస్తుంది.
రియాక్టర్ విశ్లేషణ ఫలితాలను MODDE DOE సాఫ్ట్‌వేర్ (Umetrics, Malmö, స్వీడన్) తో కలపడం వలన ఫలితాల యొక్క సమగ్ర ధోరణి విశ్లేషణ మరియు ఈ సైక్లోడిషన్ కోసం సరైన ప్రతిచర్య పరిస్థితుల నిర్ధారణ సాధ్యమైంది. అంతర్నిర్మిత ఆప్టిమైజర్‌ను అమలు చేయడం మరియు అన్ని ముఖ్యమైన మోడల్ పదాలను ఎంచుకోవడం వలన ఎసిటిలీన్ ఫీడ్‌స్టాక్ కోసం గరిష్ట ప్రాంతాన్ని తగ్గిస్తూ ఉత్పత్తి యొక్క గరిష్ట ప్రాంతాన్ని పెంచడానికి రూపొందించబడిన ప్రతిచర్య పరిస్థితుల సమితి ఏర్పడుతుంది.
ప్రతి ట్రయాజోల్ సమ్మేళనం సంశ్లేషణకు ముందు, ఉత్ప్రేరక ప్రతిచర్య గదిలోని రాగి ఉపరితలం యొక్క ఆక్సీకరణను ప్రతిచర్య గది ద్వారా ప్రవహించే హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ ద్రావణం (36%) (ప్రవాహ రేటు = 0.4 ml min-1, నివాస సమయం = 2.5 min) ఉపయోగించి సాధించారు. లైబ్రరీ.
సరైన పరిస్థితుల సమితిని నిర్ణయించిన తర్వాత, వాటిని ఎసిటిలీన్ మరియు హాలోఅల్కేన్ ఉత్పన్నాల శ్రేణికి వర్తింపజేసి, ఒక చిన్న సంశ్లేషణ లైబ్రరీని సంకలనం చేయడానికి అనుమతించారు, తద్వారా ఈ పరిస్థితులను విస్తృత శ్రేణి సంభావ్య కారకాలకు వర్తించే అవకాశాన్ని ఏర్పాటు చేశారు (Fig. 1). 2).
సోడియం అజైడ్ (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), హాలోఆల్కేన్లు (0.25 M, DMF), మరియు ఆల్కైన్లు (0.125 M, DMF) యొక్క ప్రత్యేక ద్రావణాలను సిద్ధం చేయండి. ప్రతి ద్రావణంలోని 3 ml యొక్క ఆల్కాట్‌లను కలిపి 75 µl/నిమిషం రేటు మరియు 150°C ఉష్ణోగ్రత వద్ద రియాక్టర్ ద్వారా పంప్ చేశారు. మొత్తం వాల్యూమ్‌ను ఒక సీసాలో సేకరించి 10 ml ఇథైల్ అసిటేట్‌తో కరిగించారు. నమూనా ద్రావణాన్ని 3 x 10 ml నీటితో కడుగుతారు. సజల పొరలను కలిపి 10 ml ఇథైల్ అసిటేట్‌తో సంగ్రహిస్తారు, తరువాత సేంద్రీయ పొరలను కలిపి, 3×10 ml బ్రైన్‌తో కడిగి, MgSO 4 పై ఎండబెట్టి ఫిల్టర్ చేస్తారు, తరువాత ద్రావకాన్ని వాక్యూలో తొలగించారు. HPLC, 1H NMR, 13C NMR మరియు హై రిజల్యూషన్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (HR-MS) కలయిక ద్వారా విశ్లేషణకు ముందు ఇథైల్ అసిటేట్ ఉపయోగించి సిలికా జెల్ కాలమ్ క్రోమాటోగ్రఫీ ద్వారా నమూనాలను శుద్ధి చేస్తారు.
అన్ని స్పెక్ట్రాలను ESI ని అయనీకరణ మూలంగా కలిగిన థర్మోఫిషర్ ప్రెసిషన్ ఆర్బిట్రాప్ మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్ ఉపయోగించి పొందారు. అన్ని నమూనాలను అసిటోనిట్రైల్‌ను ద్రావణిగా ఉపయోగించి తయారు చేశారు.
అల్యూమినియం ఉపరితలంతో సిలికా ప్లేట్లపై TLC విశ్లేషణ జరిగింది. ప్లేట్లను UV కాంతి (254 nm) లేదా వెనిలిన్ మరక మరియు తాపనంతో దృశ్యమానం చేశారు.
అన్ని నమూనాలను ఆటోసాంప్లర్, కాలమ్ ఓవెన్‌తో కూడిన బైనరీ పంప్ మరియు సింగిల్ వేవ్‌లెంగ్త్ డిటెక్టర్‌తో కూడిన VWR క్రోమాస్టర్ సిస్టమ్ (VWR ఇంటర్నేషనల్ లిమిటెడ్, లైటన్ బజార్డ్, UK) ఉపయోగించి విశ్లేషించారు. ACE ఈక్వివలెన్స్ 5 C18 కాలమ్ (150 x 4.6 మిమీ, అడ్వాన్స్‌డ్ క్రోమాటోగ్రఫీ టెక్నాలజీస్ లిమిటెడ్, అబెర్డీన్, స్కాట్లాండ్) ఉపయోగించబడింది.
ఇంజెక్షన్లు (5 µl) నేరుగా పలుచన ముడి ప్రతిచర్య మిశ్రమం (1:10 పలుచన) నుండి తయారు చేయబడ్డాయి మరియు నీటితో (50:50 లేదా 70:30) విశ్లేషించబడ్డాయి, 1.5 ml/min ప్రవాహం రేటుతో 70:30 ద్రావణి వ్యవస్థను (నక్షత్ర సంఖ్యగా సూచిస్తారు) ఉపయోగించే కొన్ని నమూనాలను మినహాయించి. కాలమ్‌ను 40°C వద్ద ఉంచారు. డిటెక్టర్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం 254 nm.
నమూనా యొక్క % పీక్ వైశాల్యాన్ని ట్రయాజోల్ ఉత్పత్తి అయిన అవశేష ఆల్కైన్ యొక్క పీక్ వైశాల్యం నుండి మాత్రమే లెక్కించారు మరియు ప్రారంభ పదార్థం యొక్క పరిచయం సంబంధిత శిఖరాలను గుర్తించడం సాధ్యం చేసింది.
అన్ని నమూనాలను Thermo iCAP 6000 ICP-OES ఉపయోగించి విశ్లేషించారు. అన్ని అమరిక ప్రమాణాలు 2% నైట్రిక్ ఆమ్లం (SPEX Certi Prep) లో 1000 ppm Cu ప్రామాణిక ద్రావణాన్ని ఉపయోగించి తయారు చేయబడ్డాయి. అన్ని ప్రమాణాలు 5% DMF మరియు 2% HNO3 ద్రావణంలో తయారు చేయబడ్డాయి మరియు అన్ని నమూనాలను DMF-HNO3 యొక్క నమూనా ద్రావణంతో 20 సార్లు కరిగించారు.
UAM తుది అసెంబ్లీని సృష్టించడానికి ఉపయోగించే మెటల్ ఫాయిల్‌ను కలపడానికి అల్ట్రాసోనిక్ మెటల్ వెల్డింగ్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. అల్ట్రాసోనిక్ మెటల్ వెల్డింగ్ ఒక వైబ్రేటింగ్ మెటల్ సాధనాన్ని (హార్న్ లేదా అల్ట్రాసోనిక్ హార్న్ అని పిలుస్తారు) ఉపయోగించి రేకు/గతంలో ఏకీకృత పొరను వయోబ్రేటింగ్ ద్వారా బంధించడం/గతంలో ఏకీకృతం చేయడంపై ఒత్తిడిని వర్తింపజేస్తుంది. నిరంతర ఆపరేషన్ కోసం, సోనోట్రోడ్ ఒక స్థూపాకార ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు పదార్థం యొక్క ఉపరితలంపై తిరుగుతుంది, మొత్తం ప్రాంతాన్ని అతుక్కొని ఉంటుంది. ఒత్తిడి మరియు కంపనం వర్తించినప్పుడు, పదార్థం యొక్క ఉపరితలంపై ఉన్న ఆక్సైడ్‌లు పగుళ్లు ఏర్పడవచ్చు. స్థిరమైన ఒత్తిడి మరియు కంపనం పదార్థం యొక్క కరుకుదనాన్ని నాశనం చేయడానికి దారితీస్తుంది 36. స్థానికీకరించిన వేడి మరియు పీడనంతో సన్నిహిత సంబంధం తరువాత పదార్థ ఇంటర్‌ఫేస్‌ల వద్ద ఘన దశ బంధానికి దారితీస్తుంది; ఇది ఉపరితల శక్తిని మార్చడం ద్వారా సంయోగాన్ని కూడా ప్రోత్సహిస్తుంది48. బంధన యంత్రాంగం యొక్క స్వభావం వేరియబుల్ మెల్ట్ ఉష్ణోగ్రత మరియు ఇతర సంకలిత తయారీ సాంకేతికతలలో పేర్కొన్న అధిక ఉష్ణోగ్రత ప్రభావాలతో సంబంధం ఉన్న అనేక సమస్యలను అధిగమిస్తుంది. ఇది ఒకే ఏకీకృత నిర్మాణంలోకి వివిధ పదార్థాల యొక్క అనేక పొరల ప్రత్యక్ష కనెక్షన్‌ను (అంటే ఉపరితల మార్పు, ఫిల్లర్లు లేదా అంటుకునే పదార్థాలు లేకుండా) అనుమతిస్తుంది.
CAM కి రెండవ అనుకూలమైన అంశం ఏమిటంటే, తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా లోహ పదార్థాలలో గమనించిన అధిక స్థాయి ప్లాస్టిక్ ప్రవాహం, అంటే లోహ పదార్థాల ద్రవీభవన స్థానం కంటే చాలా తక్కువ. అల్ట్రాసోనిక్ కంపనాలు మరియు పీడనం కలయిక స్థానిక ధాన్యం సరిహద్దు వలస మరియు పునఃస్ఫటికీకరణ యొక్క అధిక స్థాయికి కారణమవుతుంది, సాంప్రదాయకంగా బల్క్ పదార్థాలతో అనుబంధించబడిన గణనీయమైన ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల లేకుండా. తుది అసెంబ్లీని సృష్టించేటప్పుడు, ఈ దృగ్విషయాన్ని లోహపు రేకు పొరల మధ్య, పొరల వారీగా క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియాత్మక భాగాలను పొందుపరచడానికి ఉపయోగించవచ్చు. ఆప్టికల్ ఫైబర్ 49, రీన్‌ఫోర్స్‌మెంట్ 46, ఎలక్ట్రానిక్స్ 50 మరియు థర్మోకపుల్స్ (ఈ పని) వంటి మూలకాలు క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియాత్మక మిశ్రమ సమావేశాలను సృష్టించడానికి UAM నిర్మాణాలలో విజయవంతంగా విలీనం చేయబడ్డాయి.
ఈ పనిలో, ఉత్ప్రేరక ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ కోసం ఆదర్శవంతమైన మైక్రోరియాక్టర్‌ను రూపొందించడానికి విభిన్న పదార్థ బైండింగ్ సామర్థ్యాలు మరియు UAM ఇంటర్కలేషన్ సామర్థ్యాలు రెండూ ఉపయోగించబడ్డాయి.
పల్లాడియం (Pd) మరియు సాధారణంగా ఉపయోగించే ఇతర లోహ ఉత్ప్రేరకాలతో పోలిస్తే, Cu ఉత్ప్రేరకానికి అనేక ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి: (i) ఆర్థికంగా, ఉత్ప్రేరకంలో ఉపయోగించే అనేక ఇతర లోహాల కంటే Cu చౌకైనది మరియు అందువల్ల రసాయన పరిశ్రమకు ఆకర్షణీయమైన ఎంపిక (ii) Cu- ఉత్ప్రేరక క్రాస్-కప్లింగ్ ప్రతిచర్యల పరిధి విస్తరిస్తోంది మరియు Pd51, 52, 53-ఆధారిత పద్ధతులకు కొంతవరకు పరిపూరకంగా కనిపిస్తుంది (iii) ఇతర లిగాండ్‌లు లేనప్పుడు Cu- ఉత్ప్రేరక ప్రతిచర్యలు బాగా పనిచేస్తాయి. ఈ లిగాండ్‌లు తరచుగా నిర్మాణాత్మకంగా సరళమైనవి మరియు చవకైనవి. కావాలనుకుంటే, Pd కెమిస్ట్రీలో ఉపయోగించేవి తరచుగా సంక్లిష్టమైనవి, ఖరీదైనవి మరియు గాలికి సున్నితంగా ఉంటాయి (iv) Cu, ముఖ్యంగా సోనోగాషిరా యొక్క బైమెటాలిక్ ఉత్ప్రేరక కలపడం మరియు అజైడ్‌లతో సైక్లోఅడిషన్ (క్లిక్ కెమిస్ట్రీ) వంటి సంశ్లేషణలో ఆల్కైన్‌లను బంధించే సామర్థ్యానికి ప్రసిద్ధి చెందింది (v) Cu ఉల్మాన్-రకం ప్రతిచర్యలలో కొన్ని న్యూక్లియోఫైల్స్ యొక్క అరిలేషన్‌ను కూడా ప్రోత్సహిస్తుంది.
ఇటీవల, Cu(0) సమక్షంలో ఈ ప్రతిచర్యలన్నింటినీ భిన్నజనీకరణ చేసిన ఉదాహరణలు ప్రదర్శించబడ్డాయి. ఇది ఎక్కువగా ఔషధ పరిశ్రమ మరియు లోహ ఉత్ప్రేరకాలను పునరుద్ధరించడం మరియు తిరిగి ఉపయోగించడంపై పెరుగుతున్న దృష్టి కారణంగా ఉంది55,56.
1960లలో హుయిస్జెన్ ప్రతిపాదించిన 1,2,3-ట్రయాజోల్‌కు ఎసిటిలీన్ మరియు అజైడ్ మధ్య 1,3-డైపోలార్ సైక్లోఅడిషన్ రియాక్షన్57, సినర్జిస్టిక్ ప్రదర్శన ప్రతిచర్యగా పరిగణించబడుతుంది. ఫలితంగా వచ్చే 1,2,3 ట్రయాజోల్ శకలాలు వాటి జీవసంబంధమైన అనువర్తనాలు మరియు వివిధ చికిత్సా ఏజెంట్లలో ఉపయోగం కారణంగా ఔషధ ఆవిష్కరణలో ఫార్మాకోఫోర్‌గా ప్రత్యేక ఆసక్తిని కలిగి ఉన్నాయి [58].
షార్ప్‌లెస్ మరియు ఇతరులు "క్లిక్ కెమిస్ట్రీ" అనే భావనను ప్రవేశపెట్టినప్పుడు ఈ ప్రతిచర్యకు కొత్త దృష్టి లభించింది. "క్లిక్ కెమిస్ట్రీ" అనే పదాన్ని హెటెరోటామిక్ బాండింగ్ (CXC)60 ఉపయోగించి కొత్త సమ్మేళనాలు మరియు కాంబినేటోరియల్ లైబ్రరీల వేగవంతమైన సంశ్లేషణ కోసం బలమైన మరియు ఎంపిక చేసిన ప్రతిచర్యల సమితిని వివరించడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఈ ప్రతిచర్యల యొక్క సింథటిక్ ఆకర్షణ వాటితో సంబంధం ఉన్న అధిక దిగుబడి కారణంగా ఉంటుంది. పరిస్థితులు సరళమైనవి, ఆక్సిజన్ మరియు నీటికి నిరోధకత మరియు ఉత్పత్తి విభజన సులభం61.
క్లాసికల్ 1,3-డైపోల్ హుయిస్జెన్ సైక్లోఅడిషన్ "క్లిక్ కెమిస్ట్రీ" వర్గంలోకి రాదు. అయితే, మెడల్ మరియు షార్ప్‌లెస్ ఈ అజైడ్-ఆల్కైన్ కలపడం సంఘటన Cu(I) సమక్షంలో 107–108కి లోనవుతుందని, ఉత్ప్రేరకం కాని 1,3-డైపోలార్ సైక్లోఅడిషన్ 62,63 రేటులో గణనీయమైన త్వరణంతో పోలిస్తే జరుగుతుందని నిరూపించాయి. ఈ అధునాతన ప్రతిచర్య యంత్రాంగానికి రక్షిత సమూహాలు లేదా కఠినమైన ప్రతిచర్య పరిస్థితులు అవసరం లేదు మరియు కాలక్రమేణా 1,4-డిస్ప్స్టిట్యూటెడ్ 1,2,3-ట్రయాజోల్స్ (యాంటీ-1,2,3-ట్రయాజోల్స్) కు దాదాపు పూర్తి మార్పిడి మరియు ఎంపికను అందిస్తుంది (చిత్రం 3).
సాంప్రదాయ మరియు రాగి-ఉత్ప్రేరక హుయిస్జెన్ సైక్లోఅడిషన్ల యొక్క ఐసోమెట్రిక్ ఫలితాలు. Cu(I)-ఉత్ప్రేరక హుయిస్జెన్ సైక్లోఅడిషన్లు 1,4-విభజన చేయబడిన 1,2,3-ట్రయాజోల్‌లను మాత్రమే ఇస్తాయి, అయితే ఉష్ణపరంగా ప్రేరేపించబడిన హుయిస్జెన్ సైక్లోఅడిషన్లు సాధారణంగా 1,4- మరియు 1,5-ట్రయాజోల్‌లకు 1:1 అజోల్ స్టీరియో ఐసోమర్‌ల మిశ్రమాన్ని ఇస్తాయి.
చాలా ప్రోటోకాల్‌లు Cu(II) యొక్క స్థిరమైన వనరుల తగ్గింపును కలిగి ఉంటాయి, ఉదాహరణకు CuSO4 లేదా Cu(II)/Cu(0) సమ్మేళనాన్ని సోడియం లవణాలతో కలిపి తగ్గించడం. ఇతర లోహ ఉత్ప్రేరక ప్రతిచర్యలతో పోలిస్తే, Cu(I) వాడకం చవకైనది మరియు నిర్వహించడానికి సులభం అనే ప్రధాన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది.
వోరెల్ మరియు ఇతరుల కైనెటిక్ మరియు ఐసోటోపిక్ అధ్యయనాలు. 65, టెర్మినల్ ఆల్కైన్‌ల విషయంలో, అజైడ్‌కు సంబంధించి ప్రతి అణువు యొక్క రియాక్టివిటీని సక్రియం చేయడంలో రెండు సమానమైన రాగి పాల్గొంటుందని చూపించాయి. ప్రతిపాదిత యంత్రాంగం అజైడ్‌ను σ-బంధిత రాగి ఎసిటైలైడ్‌కు స్థిరమైన దాత లిగాండ్‌గా π-బంధిత రాగితో సమన్వయం చేయడం ద్వారా ఏర్పడిన ఆరు-సభ్యుల రాగి లోహ వలయం ద్వారా ముందుకు సాగుతుంది. ట్రయాజోల్ ఉత్పత్తులను ఏర్పరచడానికి మరియు ఉత్ప్రేరక చక్రాన్ని మూసివేయడానికి ప్రోటాన్ కుళ్ళిపోవడం తరువాత రింగ్ సంకోచం ఫలితంగా రాగి ట్రయాజోలైల్ ఉత్పన్నాలు ఏర్పడతాయి.
ప్రవాహ రసాయన పరికరాల ప్రయోజనాలు చక్కగా నమోదు చేయబడినప్పటికీ, రియల్-టైమ్ ప్రాసెస్ మానిటరింగ్ కోసం ఈ వ్యవస్థలలో విశ్లేషణాత్మక సాధనాలను ఏకీకృతం చేయాలనే కోరిక ఉంది66,67. నేరుగా ఎంబెడెడ్ సెన్సింగ్ ఎలిమెంట్స్‌తో ఉత్ప్రేరకంగా చురుకైన, ఉష్ణ వాహక పదార్థాల నుండి చాలా సంక్లిష్టమైన 3D ప్రవాహ రియాక్టర్‌లను రూపొందించడానికి మరియు తయారు చేయడానికి UAM తగిన పద్ధతిగా నిరూపించబడింది (Fig. 4).
అల్యూమినియం-కాపర్ ఫ్లో రియాక్టర్ అల్ట్రాసోనిక్ సంకలిత తయారీ (UAM) ద్వారా తయారు చేయబడింది, ఇది సంక్లిష్టమైన అంతర్గత ఛానల్ నిర్మాణం, అంతర్నిర్మిత థర్మోకపుల్స్ మరియు ఉత్ప్రేరక ప్రతిచర్య గదితో ఉంటుంది. అంతర్గత ద్రవ మార్గాలను దృశ్యమానం చేయడానికి, స్టీరియోలితోగ్రఫీని ఉపయోగించి తయారు చేయబడిన పారదర్శక నమూనా కూడా చూపబడింది.
భవిష్యత్తులో సేంద్రీయ ప్రతిచర్యల కోసం రియాక్టర్లు తయారు చేయబడతాయని నిర్ధారించుకోవడానికి, ద్రావకాలను వాటి మరిగే స్థానం కంటే సురక్షితంగా వేడి చేయాలి; అవి పీడనం మరియు ఉష్ణోగ్రత పరీక్షించబడతాయి. వ్యవస్థలో అధిక పీడనం (1.7 MPa) వద్ద కూడా వ్యవస్థ స్థిరమైన మరియు స్థిరమైన ఒత్తిడిని నిర్వహిస్తుందని పీడన పరీక్షలో తేలింది. H2O ను ద్రవంగా ఉపయోగించి గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద హైడ్రోస్టాటిక్ పరీక్షలు జరిగాయి.
అంతర్నిర్మిత (చిత్రం 1) థర్మోకపుల్‌ను ఉష్ణోగ్రత డేటా లాగర్‌కు కనెక్ట్ చేయడం వలన థర్మోకపుల్ ఉష్ణోగ్రత ఫ్లోసిన్ సిస్టమ్‌లో ప్రోగ్రామ్ చేయబడిన ఉష్ణోగ్రత కంటే 6 °C (± 1 °C) తక్కువగా ఉందని తేలింది. సాధారణంగా, ఉష్ణోగ్రతలో 10°C పెరుగుదల ప్రతిచర్య రేటును రెట్టింపు చేస్తుంది, కాబట్టి కొన్ని డిగ్రీల ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం ప్రతిచర్య రేటును గణనీయంగా మార్చగలదు. తయారీ ప్రక్రియలో ఉపయోగించే పదార్థాల యొక్క అధిక ఉష్ణ వైవిధ్యత కారణంగా RPV అంతటా ఉష్ణోగ్రత నష్టం కారణంగా ఈ వ్యత్యాసం ఏర్పడుతుంది. ఈ ఉష్ణ ప్రవాహం స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు అందువల్ల ప్రతిచర్య సమయంలో ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రతలు చేరుకోవడం మరియు కొలవడం నిర్ధారించడానికి పరికరాలను ఏర్పాటు చేసేటప్పుడు పరిగణనలోకి తీసుకోవచ్చు. అందువల్ల, ఈ ఆన్‌లైన్ పర్యవేక్షణ సాధనం ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత యొక్క గట్టి నియంత్రణను సులభతరం చేస్తుంది మరియు మరింత ఖచ్చితమైన ప్రక్రియ ఆప్టిమైజేషన్ మరియు సరైన పరిస్థితుల అభివృద్ధికి దోహదం చేస్తుంది. ఈ సెన్సార్‌లను బాహ్య ఉష్ణ ప్రతిచర్యలను గుర్తించడానికి మరియు పెద్ద ఎత్తున వ్యవస్థలలో రన్అవే ప్రతిచర్యలను నిరోధించడానికి కూడా ఉపయోగించవచ్చు.
ఈ పత్రంలో సమర్పించబడిన రియాక్టర్ రసాయన రియాక్టర్ల తయారీకి UAM సాంకేతికతను ఉపయోగించడాన్ని సూచించే మొదటి ఉదాహరణ మరియు ప్రస్తుతం ఈ పరికరాల AM/3D ప్రింటింగ్‌తో ముడిపడి ఉన్న అనేక ప్రధాన పరిమితులను పరిష్కరిస్తుంది, అవి: (i) రాగి లేదా అల్యూమినియం మిశ్రమం ప్రాసెసింగ్‌తో సంబంధం ఉన్న గుర్తించదగిన సమస్యలను అధిగమించడం (ii) సెలెక్టివ్ లేజర్ మెల్టింగ్ (SLM)25,69 పేలవమైన పదార్థ ప్రవాహం మరియు కఠినమైన ఉపరితల ఆకృతి26 వంటి పౌడర్ బెడ్ మెల్టింగ్ (PBF) పద్ధతులతో పోలిస్తే మెరుగైన అంతర్గత ఛానల్ రిజల్యూషన్26 (iii) తక్కువ ప్రాసెసింగ్ ఉష్ణోగ్రత, ఇది డైరెక్ట్ కనెక్టింగ్ సెన్సార్‌లను సులభతరం చేస్తుంది, ఇది పౌడర్ బెడ్ టెక్నాలజీలో సాధ్యం కాదు, (v) వివిధ సాధారణ సేంద్రీయ ద్రావకాలకు పాలిమర్-ఆధారిత భాగాల పేలవమైన యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు సున్నితత్వాన్ని అధిగమించడం17,19.
నిరంతర ప్రవాహ పరిస్థితులలో రాగి-ఉత్ప్రేరక ఆల్కినాజైడ్ సైక్లోఅడిషన్ ప్రతిచర్యల శ్రేణి ద్వారా రియాక్టర్ యొక్క కార్యాచరణ ప్రదర్శించబడింది (చిత్రం 2). అత్తి 4 లో చూపిన అల్ట్రాసోనిక్ ప్రింటెడ్ కాపర్ రియాక్టర్ వాణిజ్య ప్రవాహ వ్యవస్థతో అనుసంధానించబడింది మరియు సోడియం క్లోరైడ్ సమక్షంలో ఎసిటిలీన్ మరియు ఆల్కైల్ గ్రూప్ హాలైడ్‌ల ఉష్ణోగ్రత నియంత్రిత ప్రతిచర్యను ఉపయోగించి వివిధ 1,4-డిస్ప్స్టిట్యూటెడ్ 1,2,3-ట్రయాజోల్‌ల అజైడ్ లైబ్రరీని సంశ్లేషణ చేయడానికి ఉపయోగించబడింది (చిత్రం 3). నిరంతర ప్రవాహ విధానాన్ని ఉపయోగించడం వలన బ్యాచ్ ప్రక్రియలలో తలెత్తే భద్రతా సమస్యలు తగ్గుతాయి, ఎందుకంటే ఈ ప్రతిచర్య అత్యంత రియాక్టివ్ మరియు ప్రమాదకరమైన అజైడ్ ఇంటర్మీడియట్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది [317], [318]. ప్రారంభంలో, ప్రతిచర్య ఫెనిలాసిటిలీన్ మరియు అయోడోఈథేన్ యొక్క సైక్లోఅడిషన్ కోసం ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది (స్కీమ్ 1 - ఫెనిలాసిటిలీన్ మరియు అయోడోఈథేన్ యొక్క సైక్లోఅడిషన్) (చిత్రం 5 చూడండి).
(ఎగువ ఎడమ) 3DP రియాక్టర్‌ను ప్రవాహ వ్యవస్థలో (ఎగువ కుడి) చేర్చడానికి ఉపయోగించే సెటప్ యొక్క స్కీమాటిక్, ఆప్టిమైజేషన్ కోసం ఫెనిలాసిటిలీన్ మరియు అయోడోఈథేన్ మధ్య హుయిస్జెన్ 57 సైక్లోఅడిషన్ పథకం యొక్క ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన (దిగువ) పథకం నుండి పొందబడింది మరియు ప్రతిచర్య యొక్క ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన మార్పిడి రేటు పారామితులను చూపిస్తుంది.
రియాక్టర్ యొక్క ఉత్ప్రేరక విభాగంలో రియాక్టెంట్ల నివాస సమయాన్ని నియంత్రించడం ద్వారా మరియు నేరుగా ఇంటిగ్రేటెడ్ థర్మోకపుల్ సెన్సార్‌తో ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రతను జాగ్రత్తగా పర్యవేక్షించడం ద్వారా, ప్రతిచర్య పరిస్థితులను కనీస సమయం మరియు పదార్థాలతో త్వరగా మరియు ఖచ్చితంగా ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు. 15 నిమిషాల నివాస సమయం మరియు 150°C ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రతను ఉపయోగించి అత్యధిక మార్పిడి సాధించబడిందని త్వరగా కనుగొనబడింది. MODDE సాఫ్ట్‌వేర్ యొక్క గుణకం ప్లాట్ నుండి నివాస సమయం మరియు ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత రెండూ మోడల్ యొక్క ముఖ్యమైన పరిస్థితులుగా పరిగణించబడుతున్నాయని చూడవచ్చు. ఈ ఎంచుకున్న పరిస్థితులను ఉపయోగించి అంతర్నిర్మిత ఆప్టిమైజర్‌ను అమలు చేయడం వలన ఉత్పత్తి శిఖర ప్రాంతాలను గరిష్టీకరించడానికి రూపొందించబడిన ప్రతిచర్య పరిస్థితుల సమితిని సృష్టిస్తుంది, అదే సమయంలో ప్రారంభ పదార్థ శిఖర ప్రాంతాలను తగ్గిస్తుంది. ఈ ఆప్టిమైజేషన్ ట్రయాజోల్ ఉత్పత్తి యొక్క 53% మార్పిడిని అందించింది, ఇది మోడల్ యొక్క 54% అంచనాకు సరిగ్గా సరిపోలింది.