Nature.com پر جانے کے لیے آپ کا شکریہ۔ آپ جو براؤزر ورژن استعمال کر رہے ہیں اس میں CSS کے لیے محدود سپورٹ ہے۔ بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ ایک اپ ڈیٹ شدہ براؤزر استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں کمپیٹیبلٹی موڈ آف کریں)۔ اس دوران، مسلسل سپورٹ کو یقینی بنانے کے لیے، ہم اس سائٹ کو اسٹائلز اور جاوا اسکرپٹ کے بغیر ڈسپلے کریں گے۔
ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ محققین اور صنعتکاروں کی اپنی مخصوص ضروریات کو پورا کرنے کے لیے کیمیائی آلات کے ڈیزائن اور تیاری کے طریقے کو تبدیل کر رہی ہے۔ اس کام میں، ہم سولڈ سٹیٹ میٹل شیٹ لیمینیشن تکنیک الٹراسونک ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ (UAM) کے ذریعے بنائے گئے فلو ری ایکٹر کی پہلی مثال پیش کرتے ہیں جس میں براہ راست مربوط کیٹلیٹک حصوں اور حساس عناصر شامل ہیں۔ اس طرح کے آلات کی صلاحیتوں کو بھی نمایاں طور پر بڑھاتا ہے۔ حیاتیاتی لحاظ سے اہم 1,4-منتقل شدہ 1,2,3-ٹرائیزول مرکبات کی ایک سیریز کو کامیابی کے ساتھ ایک Cu-mediated Huisgen 1,3-dipolar cycloadition Reaction کے ذریعے ترکیب اور اصلاح کی گئی تھی۔ رد عمل کی نگرانی اور اصلاح کے لیے حقیقی وقت کی رائے بھی فراہم کرتا ہے۔
اپنے بلک ہم منصب کے مقابلے میں اس کے اہم فوائد کی وجہ سے، کیمیائی ترکیب کی سلیکٹیوٹی اور کارکردگی کو بڑھانے کی صلاحیت کی وجہ سے، بہاؤ کیمسٹری علمی اور صنعتی دونوں جگہوں پر ایک اہم اور بڑھتا ہوا میدان ہے۔ٹھیک کیمیکل اور فارماسیوٹیکل صنعتوں میں 50 فیصد سے زیادہ رد عمل مسلسل بہاؤ پروسیسنگ7 کے استعمال سے فائدہ اٹھا سکتے ہیں۔
حالیہ برسوں میں، روایتی شیشے کے سامان یا فلو کیمسٹری کے آلات کو حسب ضرورت اضافی مینوفیکچرنگ (AM) کیمسٹری "ری ایکشن ویسلز" سے تبدیل کرنے کے لیے گروپوں کا ایک بڑھتا ہوا رجحان ہے۔ ان تکنیکوں کی تکراری ڈیزائن، تیز رفتار پیداوار، اور 3 جہتی (3D) صلاحیتیں ان لوگوں کے لیے فائدہ مند ہیں۔ پولیمر پر مبنی تھری ڈی پرنٹنگ تکنیک جیسے سٹیریو لیتھوگرافی (SL) 9,10,11، فیوزڈ ڈیپوزیشن ماڈلنگ (FDM) 8,12,13,14 اور انک جیٹ پرنٹنگ 7, 15, 16 کے استعمال پر۔ اس طرح کے آلات کی مضبوطی اور صلاحیت کا فقدان، بڑے پیمانے پر کیمیائی رد عمل کو انجام دینے کی ایک حد، 1/9 کی حد ہے۔ اس فیلڈ میں AM کے وسیع تر نفاذ کا عنصر 17, 18, 19, 20۔
بہاؤ کیمسٹری کے بڑھتے ہوئے استعمال اور AM سے منسلک سازگار خصوصیات کی وجہ سے، مزید جدید تکنیکوں کو تلاش کرنے کی ضرورت ہے جو صارفین کو بہتر کیمیائی اور تجزیاتی صلاحیتوں کے ساتھ بہاؤ کے رد عمل کے برتنوں کو بنانے کے قابل بناتی ہیں۔ ان تکنیکوں کو صارفین کو انتہائی مضبوط یا فعال مواد کی ایک رینج میں سے انتخاب کرنے کے قابل بنانا چاہیے، جبکہ مختلف قسم کے رد عمل کے حالات کو بھی سنبھالنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ ردعمل کی نگرانی اور کنٹرول کے لئے اجازت دیں.
ایک اضافی مینوفیکچرنگ عمل جس میں حسب ضرورت کیمیکل ری ایکٹر تیار کرنے کی صلاحیت ہے وہ الٹراسونک ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ (UAM) ہے۔ یہ سالڈ سٹیٹ شیٹ لیمینیشن کی تکنیک پتلی دھاتی ورقوں پر الٹراسونک دوغلوں کو لاگو کرتی ہے تاکہ انہیں کم سے کم بلک ہیٹنگ کے ساتھ تہہ بہ تہہ جوڑ دیا جا سکے۔ ذیلی مینوفیکچرنگ کے ساتھ براہ راست مربوط ہو، جسے ہائبرڈ مینوفیکچرنگ کے عمل کے نام سے جانا جاتا ہے، جس میں ان سیٹو پیریڈک کمپیوٹر نیومیریکل کنٹرول (CNC) ملنگ یا لیزر مشینی بانڈڈ میٹریل کی ایک پرت کی خالص شکل کی وضاحت کرتی ہے 24، 25۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ صارف ان مسائل سے محدود نہیں ہے جو اکثر چھوٹے پاؤڈر کیسز کو ہٹانے کے ساتھ منسلک ہوتے ہیں۔ AM systems26,27,28. یہ ڈیزائن کی آزادی دستیاب مادی انتخاب تک بھی پھیلی ہوئی ہے - UAM ایک ہی عمل کے مرحلے میں تھرمل طور پر ایک جیسے اور مختلف مادی امتزاج کو بانڈ کر سکتا ہے۔ پگھلنے کے عمل سے آگے مادی امتزاج کے انتخاب کا مطلب یہ ہے کہ مخصوص ایپلی کیشنز کے مکینیکل اور کیمیائی تقاضوں کو بہتر طریقے سے پورا کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ ٹھوس سٹیٹ بانڈنگ کے دوران پلاسٹک کی ایک اور اعلی سطحی مواد کے مجموعے کے ساتھ مل کر ایک دوسرے کے ساتھ ملنا ہے۔ s نسبتاً کم درجہ حرارت پر 29,30,31,32,33۔ UAM کی یہ منفرد خصوصیت بغیر کسی نقصان کے دھاتی تہوں کے درمیان مکینیکل/تھرمل عناصر کو سرایت کرنے میں سہولت فراہم کر سکتی ہے۔
مصنفین کے ماضی کے کام 32 نے یو اے ایم کے عمل کی مربوط سینسنگ صلاحیتوں کے ساتھ دھاتی 3D مائیکرو فلائیڈک ڈھانچے بنانے کی صلاحیت کو ظاہر کیا ہے۔ یہ صرف نگرانی کرنے والا آلہ ہے۔ یہ مقالہ UAM کے ذریعے گھڑے ہوئے مائکرو فلائیڈک کیمیائی ری ایکٹر کی پہلی مثال پیش کرتا ہے۔ایک فعال آلہ جو نہ صرف مانیٹر کرتا ہے بلکہ ساختی طور پر مربوط کیٹالسٹ مواد کے ذریعے کیمیائی ترکیب کو بھی دلاتا ہے۔ یہ آلہ 3D کیمیکل ڈیوائس مینوفیکچرنگ میں UAM ٹیکنالوجی سے وابستہ کئی فوائد کو یکجا کرتا ہے، جیسے: مکمل 3D ڈیزائن کو کمپیوٹر کی مدد سے ڈیزائن (CAD) ماڈلز سے براہ راست مصنوعات میں تبدیل کرنے کی صلاحیت؛اعلی تھرمل چالکتا اور اتپریرک مواد کو یکجا کرنے کے لیے ملٹی میٹریل فیبریکیشن؛اور درست رد عمل کے درجہ حرارت کی نگرانی اور کنٹرول کے لیے ریجنٹ اسٹریمز کے درمیان براہ راست تھرمل سینسرز کو سرایت کرنا۔ ری ایکٹر کی فعالیت کو ظاہر کرنے کے لیے، دواسازی کے لحاظ سے اہم 1,4-منقطع 1,2,3-ٹرائیازول مرکبات کی ایک لائبریری تانبے کے کیٹالائزڈ، ہائی پولڈجن لائٹ کے ذریعے ترکیب کی گئی تھی۔ میٹریل سائنس اور کمپیوٹر کی مدد سے ڈیزائن کی تشکیل کثیر الضابطہ تحقیق کے ذریعے کیمسٹری کے لیے نئے مواقع اور امکانات کھول سکتی ہے۔
تمام سالوینٹس اور ری ایجنٹس Sigma-Aldrich، Alfa Aesar، TCI یا Fischer Scientific سے خریدے گئے تھے اور پیشگی پیوریفیکیشن کے بغیر استعمال کیے گئے تھے۔ 1H اور 13C NMR سپیکٹرا جو بالترتیب 400 MHz اور 100 MHz پر ریکارڈ کیے گئے تھے، ایک JEOL ECS-400 MHz-400 میٹر Av400 میٹر Avrance کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کیے گئے تھے۔ سپیکٹرومیٹر اور CDCl3 یا (CD3)2SO بطور سالوینٹ۔ تمام رد عمل Uniqsis FlowSyn فلو کیمسٹری پلیٹ فارم کا استعمال کرتے ہوئے انجام دیے گئے۔
اس مطالعے میں تمام آلات کو گھڑنے کے لیے UAM کا استعمال کیا گیا تھا۔ یہ ٹیکنالوجی 1999 میں ایجاد ہوئی تھی، اور اس کی تکنیکی تفصیلات، آپریٹنگ پیرامیٹرز اور اس کی ایجاد کے بعد کی پیشرفت کا مطالعہ درج ذیل شائع شدہ مواد کے ذریعے کیا جا سکتا ہے۔ فلو ڈیوائس کی فیبریکیشن کے لیے جو مواد منتخب کیا گیا وہ Cu-110 اور Al 6061 تھے۔Cu-110 میں تانبے کا مواد بہت زیادہ ہے (کم از کم 99.9% کاپر)، جو اسے تانبے سے پیدا ہونے والے رد عمل کے لیے ایک اچھا امیدوار بناتا ہے، اور اس لیے اسے مائیکرو ری ایکٹر کے اندر ایک "فعال پرت" کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔Al 6061 O کو "بلک" مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تجزیے کے لیے استعمال ہونے والی ایمبیڈنگ پرت بھی۔مرکب معاون جزو سرایت اور annealed حالت Cu-110 پرت کے ساتھ مل کر.Al 6061 O ایک ایسا مواد ہے جو UAM کے عمل 38, 39, 40, 41 کے ساتھ انتہائی مطابقت رکھتا ہے اور اس کا تجربہ کیا گیا ہے اور اس کام میں استعمال ہونے والے ریجنٹس کے ساتھ کیمیائی طور پر مستحکم پایا گیا ہے۔Cu-110 کے ساتھ Al 6061 O کے امتزاج کو بھی UAM کے لیے ایک مطابقت پذیر مواد کا مجموعہ سمجھا جاتا ہے اور اس لیے اس مطالعہ کے لیے موزوں مواد ہے۔38,42 یہ آلات نیچے جدول 1 میں درج ہیں۔
ری ایکٹر فیبریکیشن کے مراحل (1) ال 6061 سبسٹریٹ (2) تانبے کے ورق پر سیٹ نیچے چینل کی فیبریکیشن (3) تہوں کے درمیان تھرموکوپلز کا ایمبیڈنگ (4) ٹاپ چینل (5) انلیٹ اور آؤٹ لیٹ (6) یک سنگی ری ایکٹر۔
فلویڈ پاتھ کا ڈیزائن فلسفہ یہ ہے کہ چپ کے اندر سیال کے سفر کے فاصلے کو بڑھانے کے لیے ایک پیچیدہ راستے کا استعمال کیا جائے، جبکہ چپ کو قابل انتظام سائز پر رکھا جائے۔ فاصلہ میں یہ اضافہ اتپریرک/ریجنٹ کے تعامل کے وقت کو بڑھانے اور مصنوعات کی عمدہ پیداوار فراہم کرنے کے لیے ضروری ہے۔ سطح کے ساتھ سیال کا وقت (کیٹالسٹ)۔ حاصل کیے جانے والے اختلاط کو مزید بڑھانے کے لیے، ری ایکٹر کے ڈیزائن میں سرپینٹائن مکسنگ سیکشن میں داخل ہونے سے پہلے Y-جنکشن پر دو ریجینٹ انلیٹس شامل کیے گئے ہیں۔ تیسرا انلیٹ، جو ندی کو اپنی رہائش گاہ سے آدھے راستے سے جوڑتا ہے، مستقبل کے ملٹی اسٹیپ ری ایکشن کے ڈیزائن میں شامل ہے۔
تمام چینلز کا مربع پروفائل ہوتا ہے (کوئی مسودہ زاویہ نہیں)، چینل جیومیٹری بنانے کے لیے استعمال ہونے والی متواتر CNC ملنگ کا نتیجہ۔ چینل کے طول و عرض کا انتخاب ایک اعلی (مائیکرو ری ایکٹر کے لیے) والیوم آؤٹ پٹ کو یقینی بنانے کے لیے کیا جاتا ہے، جبکہ زیادہ تر موجود سیالوں کے لیے سطحی تعاملات (کیٹالسٹس) کو آسان بنانے کے لیے کافی چھوٹا ہوتا ہے۔ حتمی چینل 750 µm x 750 µm تھے اور ری ایکٹر کا کل حجم 1 ملی لیٹر تھا۔ ایک مربوط کنیکٹر (1/4″—28 UNF تھریڈ) کو ڈیزائن میں شامل کیا گیا ہے تاکہ تجارتی بہاؤ کیمسٹری کے آلات کے ساتھ ڈیوائس کے سادہ انٹرفیسنگ کی اجازت دی جاسکے۔چینل کا سائز فوائل مواد کی موٹائی، اس کی مکینیکل خصوصیات، اور الٹراسونکس کے ساتھ استعمال ہونے والے بانڈنگ پیرامیٹرز سے محدود ہے۔دیئے گئے مواد کے لیے ایک مخصوص چوڑائی پر، مواد تخلیق شدہ چینل میں "سگ" جائے گا۔اس حساب کے لیے فی الحال کوئی مخصوص ماڈل موجود نہیں ہے، اس لیے دیے گئے مواد اور ڈیزائن کے لیے چینل کی زیادہ سے زیادہ چوڑائی کا تعین تجرباتی طور پر کیا جاتا ہے۔اس صورت میں، 750 μm کی چوڑائی گھٹنے کا سبب نہیں بنے گی۔
چینل کی شکل (مربع) کا تعین مربع کٹر کے ذریعے کیا جاتا ہے۔ چینلز کی شکل اور سائز کو CNC مشینوں کے ذریعے مختلف کٹنگ ٹولز کے ذریعے مختلف بہاؤ کی شرحوں اور خصوصیات کو حاصل کرنے کے لیے تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ 125 μm ٹول کا استعمال کرتے ہوئے ایک خمیدہ شکل کا چینل بنانے کی ایک مثال Monaghan45 کے کام میں دیکھی جا سکتی ہے۔ جب فوائل کے اوپر فلیٹ مواد کی تہہ (foil) کے اوپر فلیٹ پلانر کی تہہ ہوتی ہے۔ مربع) ختم۔ اس کام میں، چینل کی ہم آہنگی کو برقرار رکھنے کے لیے، ایک مربع خاکہ استعمال کیا گیا تھا۔
تیاری میں پہلے سے پروگرام شدہ وقفے کے دوران، تھرموکوپل ٹمپریچر پروبس (ٹائپ K) اوپری اور نچلے چینل گروپس (شکل 1 – اسٹیج 3) کے درمیان براہ راست ڈیوائس کے اندر سرایت کر جاتے ہیں۔
دھات جمع کرنے کا عمل 25.4 ملی میٹر چوڑے، 150 مائکرون موٹے دھاتی ورق کا استعمال کرتے ہوئے UAM ہارن کے ذریعے انجام دیا جاتا ہے۔ یہ ورق تہوں کو ملحقہ سٹرپس کی ایک سیریز میں باندھا جاتا ہے تاکہ پورے تعمیراتی علاقے کو ڈھانپ سکے۔جمع شدہ مواد کا سائز حتمی مصنوع سے بڑا ہے کیونکہ گھٹاؤ کے عمل سے حتمی خالص شکل پیدا ہوتی ہے۔ سی این سی مشینی سامان کی بیرونی اور داخلی شکلوں کو مشین بنانے کے لئے استعمال کی جاتی ہے ، جس کے نتیجے میں آلات اور چینلز کو منتخب کردہ آلے اور سی این سی پروسیسنگ پیرامیٹرز (اس مثال میں لگ بھگ 1.6 μM RA) کے برابر فراہم کیا جاتا ہے۔ ACY کو برقرار رکھا گیا ہے اور تیار شدہ حصہ CNC ختم کرنے کی درستگی کی سطح کو پورا کرے گا۔ اس آلے کے لئے استعمال ہونے والے چینل کی چوڑائی اتنی چھوٹی ہے کہ ورق کا مواد سیال چینل میں "sag" نہیں کرتا ہے ، لہذا چینل ایک مربع کراس سیکشن کو برقرار رکھتا ہے۔ فیل مواد اور UAM عمل کے پیرامیٹرز میں قابل تقویت کا تعین تجرباتی طور پر ایک مینوفیکچرنگ پارٹنر (USA) کے ذریعہ کیا گیا تھا۔
مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ UAM بانڈنگ انٹرفیس 46, 47 میں بہت کم عنصری پھیلاؤ بغیر کسی اضافی تھرمل علاج کے ہوتا ہے، اس لیے اس کام میں آلات کے لیے، Cu-110 پرت Al 6061 تہہ سے الگ رہتی ہے اور اچانک تبدیل ہو جاتی ہے۔
ری ایکٹر کے آؤٹ لیٹ پر پہلے سے کیلیبریٹڈ 250 psi (1724 kPa) بیک پریشر ریگولیٹر (BPR) لگائیں اور 0.1 سے 1 mL min-1 کی شرح سے ری ایکٹر کے ذریعے پانی پمپ کریں۔ FlowSyn بلٹ ان سسٹم پریشر سینسر کا استعمال کرتے ہوئے ری ایکٹر کے پریشر کو مانیٹر کیا گیا تاکہ اس بات کی تصدیق کی جا سکے کہ سسٹم میں درجہ حرارت کی سطح کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ ctor کو ری ایکٹر کے اندر ایمبیڈڈ تھرموکوپلز اور FlowSyn چپ ہیٹنگ پلیٹ کے اندر ایمبیڈڈ تھرموکولز کے درمیان کسی بھی فرق کی نشاندہی کرکے ٹیسٹ کیا گیا۔ یہ قابل پروگرام ہاٹ پلیٹ کے درجہ حرارت کو 25 °C انکریمنٹ میں 100 اور 150 °C کے درمیان مختلف کرکے حاصل کیا جاتا ہے اور اس کے درمیان کسی بھی فرق کو نوٹ کرتے ہوئے پروگرام شدہ درجہ حرارت کو ریکارڈ کیا گیا تھا۔ کیمبرج، یو کے) اور اس کے ساتھ پیکولوگ سافٹ ویئر۔
phenylacetylene اور iodoethane کے سائکلوڈیشن ری ایکشن حالات کو بہتر بنایا گیا تھا (اسکیم 1- phenylacetylene اور iodoethane کی Cycloaddition of phenylacetylene and iodoethane سکیم 1- phenylacetylene اور iodoethane کی Cycloaddition)۔ یہ اصلاح ایک مکمل فیکٹوریل اپروچ کے ذریعے انجام دی گئی تھی جبکہ ٹمپریچر ری ویری میٹر کا استعمال کرتے ہوئے ایک مکمل فیکٹوریل اپروچ اور پیرامیٹرز کا استعمال کیا گیا تھا۔ alkyne:azide کا تناسب 1:2 پر۔
سوڈیم ایزائڈ (0.25 M, 4:1 DMF:H2O)، iodoethane (0.25 M, DMF)، اور phenylacetylene (0.125 M, DMF) کے الگ الگ محلول تیار کیے گئے تھے۔ ہر محلول کا 1.5 ملی لیٹر ایلی کوٹ ملا کر پمپ کیا گیا تھا اور ری ایکٹر کے ری ایکٹر کے ذریعے ری ایکٹر کے بہاؤ کی شرح کے مطابق ری ایکٹر کے بہاؤ کی شرح اور ری ایکٹر کی خواہش کے مطابق ٹرائیزول کے درجہ حرارت کو لیا گیا تھا۔ پروڈکٹ ٹو فینیلیسیٹلین ابتدائی مواد اور اعلی کارکردگی مائع کرومیٹوگرافی (HPLC) کے ذریعہ طے شدہ۔ تجزیہ کی مستقل مزاجی کے لیے، تمام رد عمل کا نمونہ اس وقت لیا گیا جب رد عمل کے مرکب نے ری ایکٹر چھوڑ دیا۔ اصلاح کے لیے منتخب کردہ پیرامیٹر رینجز جدول 2 میں دکھائے گئے ہیں۔
تمام نمونوں کا تجزیہ کروماسٹر HPLC سسٹم (VWR, PA, USA) کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا تھا جس میں ایک کواٹرنری پمپ، کالم اوون، متغیر طول موج UV ڈیٹیکٹر اور آٹو سیمپلر شامل تھے۔ کالم ایک Equivalence 5 C18 (VWR, PA, USA) تھا، 4.6 µle سائز میں 4.6 µm × 10 ° 10 میٹر سائز میں برقرار رکھا گیا تھا۔ C. سالوینٹ isocratic 50:50 methanol تھا: 1.5 mL.min-1 کی بہاؤ کی شرح پر پانی۔ انجیکشن کا حجم 5 µL تھا اور ڈٹیکٹر طول موج 254 nm تھی۔ DOE نمونے کے لیے % چوٹی کے رقبے کا حساب لگایا گیا تھا اور صرف ریزیڈوئل ریزیڈنٹ پروڈکٹس کے ٹریفیکیشن کے چوٹی والے علاقوں سے حساب کیا گیا تھا۔ چوٹیوں
ری ایکٹر تجزیہ آؤٹ پٹ کو MODDE DOE سافٹ ویئر (Umetrics, Malmö, Sweden) کے ساتھ جوڑنے سے نتائج کے رجحانات کے مکمل تجزیہ اور اس cycloaddition کے لیے بہترین رد عمل کے حالات کا تعین کرنے کی اجازت ملی۔ بلٹ ان آپٹیمائزر کو چلانے اور ماڈل کی تمام اہم شرائط کو منتخب کرنے سے ری ایکٹر کی مصنوعات کے لیے ری ایکٹر کے رقبے کا ایک سیٹ حاصل ہوتا ہے۔ کوئی ابتدائی مواد۔
کیٹلیٹک ری ایکشن چیمبر کے اندر سطحی تانبے کا آکسیکرن ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ (36%) کے محلول کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کیا گیا تھا جو ری ایکشن چیمبر (بہاؤ کی شرح = 0.4 ملی لیٹر منٹ-1، رہائش کا وقت = 2.5 منٹ) ہر ٹرائیزول کمپاؤنڈ لائبریری کی ترکیب سے پہلے تھا۔
ایک بار جب حالات کے ایک بہترین سیٹ کی نشاندہی کی گئی تو، ان کا اطلاق ایسٹیلین اور ہالوالکین مشتقات کی ایک رینج پر کیا گیا تاکہ ایک چھوٹی لائبریری ترکیب کی تالیف کی اجازت دی جا سکے، اس طرح ان شرائط کو ممکنہ ریجنٹس کی وسیع رینج پر لاگو کرنے کی صلاحیت قائم ہو جاتی ہے (شکل 1)۔2۔
سوڈیم azide (0.25 M, 4:1 DMF:H2O)، haloalkanes (0.25 M, DMF) اور alkynes (0.125 M, DMF) کے الگ الگ محلول تیار کریں۔ ہر محلول کے 3 mL aliquots کو ملا کر ری ایکٹر کے ذریعے 75 µL پر پمپ کیا گیا اور مجموعی حجم 1 µL-10 ° C کے ساتھ جمع کیا گیا۔ 10 ملی لیٹر ایتھائل ایسیٹیٹ۔ نمونے کے محلول کو 3 × 10 ملی لیٹر پانی سے دھویا گیا۔ پانی کی تہوں کو ملا کر 10 ملی لیٹر ایتھائل ایسیٹیٹ کے ساتھ نکالا گیا۔اس کے بعد نامیاتی تہوں کو ملایا گیا، 3 x 10 ملی لیٹر نمکین پانی سے دھویا گیا، MgSO4 پر خشک کیا گیا اور فلٹر کیا گیا، پھر سالوینٹس کو ویکیو میں ہٹا دیا گیا۔ نمونوں کو سیلیکا جیل پر کالم کرومیٹوگرافی کے ذریعے ایتھائل ایسٹیٹ کا استعمال کرتے ہوئے صاف کیا گیا، NMR ریزولوشن، NMR13 کے اعلی معیار کے ساتھ تجزیہ کرنے سے پہلے HR-MS)۔
تمام اسپیکٹرا کو تھرموفیشر پریزین آربیٹریپ ریزولوشن ماس اسپیکٹرومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے ESI کے ساتھ بطور آئنائزیشن ذریعہ حاصل کیا گیا تھا۔ تمام نمونے acetonitrile کو سالوینٹ کے طور پر استعمال کرتے ہوئے تیار کیے گئے تھے۔
TLC تجزیہ ایلومینیم کی حمایت والی سلیکا پلیٹوں پر کیا گیا تھا۔ پلیٹوں کو UV لائٹ (254 nm) یا وینلن سٹیننگ اور ہیٹنگ کے ذریعے تصور کیا گیا تھا۔
تمام نمونوں کا تجزیہ ایک VWR کروماسٹر (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, UK) سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا تھا جو ایک آٹو سیمپلر، کالم اوون بائنری پمپ اور سنگل ویو لینتھ ڈیٹیکٹر سے لیس تھا۔ استعمال شدہ کالم ایک ACE Equivalence 5 C18 (150 × 4.6 mm) تھا۔
انجیکشن (5 µL) براہ راست پتلے ہوئے خام رد عمل کے مرکب (1:10 کم کرنے) سے بنائے گئے تھے اور پانی کے ساتھ تجزیہ کیا گیا تھا: میتھانول (50:50 یا 70:30)، سوائے 70:30 سالوینٹ سسٹم (اسٹار نمبر کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے) کا استعمال کرتے ہوئے 1.5 mL/min کے بہاؤ کی شرح پر کچھ نمونوں کا پتہ لگانے والے کو colum20 °C پر رکھا گیا تھا۔ nm
نمونے کے % چوٹی کا رقبہ بقایا الکائن کے چوٹی کے علاقے سے لگایا گیا تھا، صرف ٹرائیازول پروڈکٹ، اور ابتدائی مواد کے انجیکشن نے متعلقہ چوٹیوں کی شناخت کی اجازت دی۔
تمام نمونوں کا تجزیہ Thermo iCAP 6000 ICP-OES کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا تھا۔ تمام انشانکن معیارات 2% نائٹرک ایسڈ (SPEX Certi Prep) میں 1000 ppm Cu معیاری محلول کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیے گئے تھے۔ تمام معیارات 5% DMF اور 2% HNO3 حل میں تیار کیے گئے تھے، اور تمام نمونوں کو 2% DMF-3 DMF-2000 حل میں ملایا گیا تھا۔
UAM حتمی اسمبلی بنانے کے لیے استعمال ہونے والے دھاتی ورق کے مواد کے لیے ایک بانڈنگ تکنیک کے طور پر الٹراسونک میٹل ویلڈنگ کا استعمال کرتا ہے۔ الٹراسونک میٹل ویلڈنگ ایک وائبریٹنگ میٹل ٹول (جسے ہارن یا الٹراسونک ہارن کہا جاتا ہے) استعمال کرتی ہے تاکہ ورق کی پرت/پہلے کنسولیڈیٹڈ پرت پر دباؤ ڈالا جا سکے۔ مواد کی سطح، پورے علاقے کو جوڑ دیتی ہے۔ جب دباؤ اور کمپن کا اطلاق ہوتا ہے تو، مواد کی سطح پر موجود آکسائیڈز میں شگاف پڑ سکتا ہے۔ مسلسل دباؤ اور کمپن مواد کے اسپریتس کو گرنے کا سبب بن سکتی ہے۔یہ سطحی توانائی میں تبدیلیوں کے ذریعے چپکنے میں بھی مدد کر سکتا ہے
UAM کے لیے دوسرا سازگار عنصر دھاتی مواد میں پلاسٹک کے بہاؤ کی اعلیٰ ڈگری ہے، یہاں تک کہ کم درجہ حرارت پر بھی، یعنی دھاتی مواد کے پگھلنے کے نقطہ سے کافی نیچے۔ الٹراسونک دوغلی اور دباؤ کا امتزاج مقامی اناج کی حد کی منتقلی اور دوبارہ کرسٹالائزیشن کے اعلی درجے کو اکساتا ہے، بغیر بڑے درجہ حرارت کے اس اسمبلی کی حتمی تعمیر کے ساتھ روایتی طور پر اسمبل کی تعمیر میں اضافہ ہو سکتا ہے۔ دھاتی ورق کی تہوں کے درمیان فعال اور غیر فعال اجزاء کو سرایت کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، تہہ در تہہ۔ عناصر جیسے آپٹیکل فائبر 49، ریانفورسمنٹ 46، الیکٹرانکس 50، اور تھرموکوپل (یہ کام) سب کو کامیابی کے ساتھ UAM ڈھانچے میں سرایت کر دیا گیا ہے تاکہ فعال اور غیر فعال جامع اسمبلیاں بنائی جا سکیں۔
اس کام میں، UAM کے مختلف مادی بانڈنگ اور انٹرکلیشن امکانات دونوں کو حتمی کیٹلیٹک درجہ حرارت کی نگرانی کرنے والے مائیکرو ری ایکٹر بنانے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔
پیلیڈیم (Pd) اور دیگر عام طور پر استعمال ہونے والے دھاتی اتپریرک کے ساتھ مقابلے میں، Cu کیٹالیسس کے کئی فوائد ہیں: (i) اقتصادی طور پر، Cu کیٹالیسس میں استعمال ہونے والی دیگر دھاتوں کے مقابلے میں کم مہنگا ہے اور اس وجہ سے کیمیکل پروسیسنگ انڈسٹری کے لیے ایک پرکشش آپشن ہے (ii) Cu-catalyzed کراس کپلنگ ری ایکشنز کی رینج بڑھتی جا رہی ہے اور ایسا لگتا ہے کہ P-Catalyzed طریقہ کار (p-251) کے مطابق کچھ پیچیدہ ہے۔ iii) Cu-catalyzed reactions دوسرے ligands کی غیر موجودگی میں اچھی طرح سے کام کرتے ہیں، یہ ligands اکثر ساختی طور پر سادہ اور اگر چاہیں تو سستے ہوتے ہیں، جبکہ Pd کیمسٹری میں استعمال ہونے والے اکثر پیچیدہ، مہنگے اور ہوا سے حساس ہوتے ہیں (iv) Cu، خاص طور پر اس کی ترکیب میں alkynes کو باندھنے کی صلاحیت کے لیے جانا جاتا ہے، مثال کے طور پر، bimetalyzeducedition اور co-catalyzed. ick کیمسٹری) (v)Cu Ulman-قسم کے رد عمل میں متعدد نیوکلیوفائلز کے آریلیشن کو فروغ دینے کے قابل بھی ہے۔
ان تمام رد عمل کے heterogenization کی مثالیں حال ہی میں Cu(0) کی موجودگی میں ظاہر کی گئی ہیں۔ اس کی بڑی وجہ دواسازی کی صنعت اور دھاتی اتپریرک کی بحالی اور دوبارہ استعمال 55,56 پر بڑھتی ہوئی توجہ ہے۔
1960s57 میں Huisgen کی طرف سے شروع کیا گیا، 1,3-dipolar cycloadition react to acetylene اور azide to 1,2,3-triazole کو ایک synergistic demonstration Reaction تصور کیا جاتا ہے۔ نتیجے میں 1,2,3 triazole moieties خاص طور پر دلچسپی کا باعث ہیں کیونکہ ان کی دوائیوں کی دریافتوں کے میدان میں فارماکوفورجینٹ استعمال اور استعمال کی مختلف اقسام ہیں۔ 58
یہ ردعمل ایک بار پھر توجہ میں آیا جب شارپلیس اور دیگر نے "کلک کیمسٹری" کا تصور متعارف کرایا۔ 59۔ "کلک کیمسٹری" کی اصطلاح نئے مرکبات اور کمبینیٹریل لائبریریوں کی تیز رفتار ترکیب کے لیے رد عمل کے ایک مضبوط، قابل اعتماد اور منتخب سیٹ کو بیان کرنے کے لیے استعمال کی جاتی ہے ہیٹروٹم ربط (CXC) پانی کی مزاحمت، اور مصنوعات کی علیحدگی آسان ہے61.
کلاسیکی Huisgen 1,3-dipole cycloadition کا تعلق "کلک کیمسٹری" کے زمرے سے نہیں ہے۔ تاہم، میڈل اور شارپلس نے یہ ظاہر کیا کہ یہ azide-alkyne کپلنگ ایونٹ Cu(I) کی موجودگی میں 107 سے 108 تک گزرتا ہے، اس کے مقابلے میں 1,3-Dipole-dipole cycloadition کی شرح میں بہتری آئی ہے۔ chanism کے لیے گروپوں کی حفاظت کی ضرورت نہیں ہے اور نہ ہی سخت رد عمل کے حالات اور پیداوار مکمل تبدیلی کے قریب ہے اور وقتی پیمانے پر 1,4-منتقل شدہ 1,2,3-triazoles (anti- 1,2,3-triazole) (شکل 3)۔
روایتی اور تانبے سے کیٹلیزڈ Huisgen cycloaditions.Cu(I)-کیٹالائزڈ Huisgen cycloaditions کے آئسومیٹرک نتائج سے صرف 1,4-منتقل شدہ 1,2,3-triazoles ملتے ہیں، جبکہ تھرمل طور پر حوصلہ افزائی Huisgen cycloaditions سے عام طور پر 1,4-1,5-1-5-1-5-1,3-ٹرائیزولز ملتے ہیں۔ azoles کے eoisomers.
زیادہ تر پروٹوکولز میں مستحکم Cu(II) ذرائع کی کمی شامل ہوتی ہے، جیسے CuSO4 یا Cu(II)/Cu(0) پرجاتیوں کا سوڈیم نمکیات کے ساتھ ملاپ۔ دیگر دھاتی اتپریرک رد عمل کے مقابلے میں، Cu(I) کا استعمال سستا اور ہینڈل کرنے میں آسان ہونے کے بڑے فوائد رکھتا ہے۔
وورل ایٹ ال کے ذریعہ کائنےٹک اور آئسوٹوپک لیبلنگ اسٹڈیز۔65 نے ظاہر کیا کہ، ٹرمینل الکائنز کے معاملے میں، تانبے کے دو مساوی عناصر ہر ایک مالیکیول کی azide کی طرف رد عمل کو متحرک کرنے میں شامل ہیں۔ مجوزہ میکانزم ایک چھ رکنی تانبے کی دھات کی انگوٹھی کے ذریعے آگے بڑھتا ہے جو az-bonded copper acetylide کے ساتھ a copper-bonded copper acetylide کے ساتھ a-bonded copper acetylide کے ساتھ بنتا ہے۔ انگوٹھی کے سکڑنے کے بعد پروٹون کے گلنے کے بعد ٹرائیازول کی مصنوعات فراہم کی جاتی ہیں اور کیٹلیٹک سائیکل کو بند کیا جاتا ہے۔
اگرچہ فلو کیمسٹری ڈیوائسز کے فوائد اچھی طرح سے دستاویزی ہیں، ان سسٹمز میں ان لائن، ان سیٹو، پروسیس مانیٹرنگ66,67 کے لیے تجزیاتی ٹولز کو ضم کرنے کی خواہش ظاہر کی گئی ہے۔
الٹراسونک ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ (UAM) کے ذریعے پیچیدہ اندرونی چینل کی ساخت، ایمبیڈڈ تھرموکوپلز اور کیٹلیٹک ری ایکشن چیمبر کے ذریعے تیار کردہ ایلومینیم-کاپر فلو ری ایکٹر۔ اندرونی سیال کے راستوں کو دیکھنے کے لیے، سٹیریولیتھوگرافی کا استعمال کرتے ہوئے من گھڑت ایک شفاف پروٹو ٹائپ بھی دکھایا گیا ہے۔
اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ ری ایکٹر مستقبل کے نامیاتی رد عمل کے لیے من گھڑت ہیں، سالوینٹس کو ابلتے ہوئے نقطہ کے اوپر محفوظ طریقے سے گرم کرنے کی ضرورت ہے۔وہ دباؤ اور درجہ حرارت کی جانچ کر رہے ہیں۔ پریشر ٹیسٹ سے پتہ چلتا ہے کہ نظام ایک مستحکم اور مستقل دباؤ کو برقرار رکھتا ہے یہاں تک کہ نظام کے دباؤ میں اضافہ (1.7 MPa)۔ ہائیڈرو سٹیٹک ٹیسٹ کمرے کے درجہ حرارت پر H2O کو بطور سیال استعمال کرتے ہوئے کیا گیا تھا۔
ایمبیڈڈ (شکل 1) تھرموکوپل کو ٹمپریچر ڈیٹا لاگر سے جوڑنے سے پتہ چلتا ہے کہ تھرموکوپل FlowSyn سسٹم پر پروگرام شدہ درجہ حرارت سے 6 °C (± 1 °C) ٹھنڈا تھا۔ عام طور پر، درجہ حرارت میں 10 °C اضافے کے نتیجے میں رد عمل کی شرح دوگنا ہو جاتی ہے، لہذا درجہ حرارت کے فرق کی وجہ سے درجہ حرارت کی شرح میں صرف چند ڈگریوں کے فرق میں نمایاں کمی واقع ہو سکتی ہے۔ مینوفیکچرنگ کے عمل میں استعمال ہونے والے مواد کی زیادہ تھرمل ڈفیوزیوٹی کی وجہ سے۔ یہ تھرمل ڈرفٹ مستقل ہے اور اس وجہ سے اس بات کو یقینی بنانے کے لیے آلات کے سیٹ اپ میں حساب کیا جا سکتا ہے کہ رد عمل کے دوران درست درجہ حرارت تک پہنچ جائے اور اس کی پیمائش کی جائے۔ اس لیے، یہ آن لائن مانیٹرنگ ٹول ری ایکشن کے درجہ حرارت پر سخت کنٹرول کی سہولت فراہم کرتا ہے اور زیادہ درست طریقے سے استعمال ہونے والے ری ایکشن کے عمل کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اور بڑے پیمانے پر نظاموں میں بھاگنے والے رد عمل کو روکتا ہے۔
اس کام میں پیش کیا گیا ری ایکٹر کیمیکل ری ایکٹروں کی تیاری کے لیے UAM ٹیکنالوجی کے استعمال کی پہلی مثال ہے اور اس وقت ان آلات کی AM/3D پرنٹنگ سے وابستہ کئی بڑی حدود کو دور کرتا ہے، جیسے: (i) تانبے یا ایلومینیم الائے پروسیسنگ سے متعلق رپورٹ شدہ مسائل پر قابو پانا (ii) پاؤڈر بیڈ کے مقابلے میں بہتر اندرونی چینل ریزولوشن (PoF2 SLM 6) سلیکٹیو میٹریل (PoF6) تکنیک (PoF6) سلیکٹیو میٹریل بہاؤ اور کھردری سطح کی ساخت26 (iii) کم ہوا پروسیسنگ درجہ حرارت، جو سینسرز کے براہ راست بانڈنگ کی سہولت فراہم کرتا ہے، جو پاؤڈر بیڈ ٹیکنالوجی میں ممکن نہیں ہے، (v) ناقص مکینیکل خصوصیات اور پولیمر پر مبنی اجزاء کے اجزاء کی حساسیت کو مختلف قسم کے عام نامیاتی سالوینٹس پر قابو پاتا ہے
ری ایکٹر کی فعالیت کو مسلسل بہاؤ کے حالات (تصویر 2) کے تحت تانبے کے کیٹیلائزڈ الکائن ایزائڈ سائکلوڈیشن رد عمل کی ایک سیریز سے ظاہر کیا گیا تھا (تصویر 2)۔ تصویر 4 میں تفصیلی الٹراسونک پرنٹ شدہ تانبے کے ری ایکٹر کو تجارتی بہاؤ کے نظام کے ساتھ مربوط کیا گیا تھا اور اسے مختلف لائبریریوں کی ترکیب سازی کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ سوڈیم کلورائد کی موجودگی میں ایسٹیلین اور الکائل گروپس کے درجہ حرارت پر قابو پانے والے رد عمل کے ذریعے (شکل 3)۔ مسلسل بہاؤ کے نقطہ نظر کا استعمال حفاظتی خدشات کو کم کرتا ہے جو بیچ کے عمل میں پیدا ہو سکتے ہیں، کیونکہ یہ رد عمل انتہائی رد عمل اور مؤثر azide انٹرمیڈیٹس پیدا کرتا ہے۔ acetylene اور iodoethane (اسکیم 1 - phenylacetylene اور iodoethane کی سائیکل لوڈیشن) (شکل 5 دیکھیں)۔
(اوپر بائیں) 3DP ری ایکٹر کو بہاؤ کے نظام (اوپر دائیں) میں شامل کرنے کے لیے استعمال کیے جانے والے سیٹ اپ کا اسکیمیٹک فینیلاسیٹیلین اور آئوڈوتھین کے درمیان ہیوزجن سائکلوڈیشن 57 اسکیم کے آپٹمائزڈ (نیچے) اسکیم میں حاصل کیا گیا ہے اور آپٹمائزڈ پیرامیٹرز کے رد عمل کی شرح کو ظاہر کرتا ہے۔
ری ایکٹر کے اتپریرک حصے میں ری ایجنٹس کے رہائش کے وقت کو کنٹرول کرنے اور براہ راست مربوط تھرموکوپل پروب کے ساتھ رد عمل کے درجہ حرارت کو قریب سے مانیٹر کرکے، رد عمل کے حالات کو کم سے کم وقت اور مواد کی کھپت کے ساتھ تیزی سے اور درست طریقے سے بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ یہ فوری طور پر طے کیا گیا کہ سب سے زیادہ تبدیلیاں اس وقت حاصل کی گئیں جب ایک رہائشی وقت کا استعمال کیا گیا تھا اور درجہ حرارت 50 ° C کا درجہ حرارت 5 ° C تھا۔ MODDE سافٹ ویئر کے پلاٹ میں، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ رہائش کا وقت اور رد عمل کا درجہ حرارت دونوں اہم ماڈل اصطلاحات سمجھے جاتے ہیں۔ ان منتخب اصطلاحات کا استعمال کرتے ہوئے بلٹ ان آپٹیمائزر کو چلانے سے پروڈکٹ کے چوٹی والے علاقوں کو زیادہ سے زیادہ بنانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے اور شروع ہونے والے مواد کے چوٹی والے علاقوں کو کم کرنا ہے۔ اس اصلاح سے 53% تبادلوں کا نتیجہ نکلا، جو ماڈل کے %4 کے قریب 53 فیصد تبادلوں سے مماثل ہے۔
اس لٹریچر کی بنیاد پر کہ کاپر(I) آکسائیڈ (Cu2O) ان ری ایکشنز میں زیرو ویلنٹ تانبے کی سطحوں پر ایک موثر اتپریرک نوع کے طور پر کام کر سکتا ہے، بہاؤ میں رد عمل کو انجام دینے سے پہلے ری ایکٹر کی سطح کو پہلے سے آکسائڈائز کرنے کی صلاحیت کی تحقیق کی گئی 70,71۔ فینیلیسیٹائلین کے درمیان رد عمل کا موازنہ کیا گیا اور پھر اس کے بعد فینیلسیٹیلین اور اوپییلٹی کے درمیان رد عمل کا موازنہ کیا گیا۔ مشاہدہ کیا کہ اس تیاری کے نتیجے میں ابتدائی مواد کی تبدیلی میں نمایاں اضافہ ہوا، جس کا تخمینہ 99%> لگایا گیا تھا۔ تاہم، HPLC کی نگرانی سے معلوم ہوا کہ اس تبدیلی نے حد سے زیادہ طویل رد عمل کے وقت کو تقریباً 90 منٹ تک نمایاں طور پر کم کر دیا، جس کے بعد سرگرمی لیول پر نظر آتی ہے اور ایک "مستحکم حالت" تک پہنچتی ہے جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ سطح کی سرگرمی کو کوپراکس سے حاصل ہوتی ہے۔ زیرو ویلنٹ کاپر سبسٹریٹ کے بجائے ide۔Cu دھات کو کمرے کے درجہ حرارت پر آسانی سے آکسائڈائز کیا جاتا ہے تاکہ CuO اور Cu2O بن سکے جو کہ خود حفاظتی تہیں نہیں ہیں۔