Nature.com වෙත පිවිසීම ගැන ඔබට ස්තූතියි. ඔබ භාවිතා කරන බ්‍රව්සර් අනුවාදයේ CSS සඳහා සීමිත සහයක් ඇත. හොඳම අත්දැකීම සඳහා, ඔබ යාවත්කාලීන කළ බ්‍රව්සරයක් භාවිතා කරන ලෙස අපි නිර්දේශ කරමු (නැතහොත් Internet Explorer හි අනුකූලතා මාදිලිය අක්‍රිය කරන්න). මේ අතරතුර, අඛණ්ඩ සහාය සහතික කිරීම සඳහා, අපි විලාස සහ JavaScript නොමැතිව අඩවිය ප්‍රදර්ශනය කරන්නෙමු.
ආකලන නිෂ්පාදනය පර්යේෂකයින් සහ කර්මාන්තකරුවන් ඔවුන්ගේ නිශ්චිත අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා රසායනික උපාංග නිර්මාණය කර නිෂ්පාදනය කරන ආකාරය වෙනස් කරයි. මෙම කාර්යයේදී, සෘජුවම ඒකාබද්ධ කරන ලද උත්ප්‍රේරක කොටස් සහ සංවේදක මූලද්‍රව්‍ය සහිත ඝන-තත්ව ලෝහ තහඩු ලැමිෙන්ෂන් තාක්ෂණය අතිධ්වනික ආකලන නිෂ්පාදන (UAM) මගින් සාදන ලද ප්‍රවාහ ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක පළමු උදාහරණය අපි වාර්තා කරමු. UAM තාක්‍ෂණය රසායනික ප්‍රතික්‍රියාකාරකවල ආකලන නිෂ්පාදනය සමඟ දැනට සම්බන්ධ වී ඇති බොහෝ සීමාවන් ජය ගැනීම පමණක් නොව, එවැනි උපාංගවල හැකියාවන් සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි කරයි. ජීව විද්‍යාත්මකව වැදගත් 1,4-විස්ථාපනය කරන ලද 1,2,3-ට්‍රයිසෝල් සංයෝග මාලාවක් UAM රසායන විද්‍යා සැකසුමක් භාවිතා කරමින් Cu-මැදිහත් වූ Huisgen 1,3-ද්වි ධ්‍රැව සයික්ලොඇඩිෂන් ප්‍රතික්‍රියාවක් මගින් සාර්ථකව සංස්ලේෂණය කර ප්‍රශස්තිකරණය කරන ලදී. UAM හි අද්විතීය ගුණාංග සහ අඛණ්ඩ ප්‍රවාහ සැකසුම් උත්තේජනය කිරීමෙන්, උපාංගයට අඛණ්ඩ ප්‍රතික්‍රියා උත්ප්‍රේරණය කිරීමට හැකි වන අතර ප්‍රතික්‍රියා අධීක්ෂණය සහ ප්‍රශස්තිකරණය සඳහා තත්‍ය කාලීන ප්‍රතිපෝෂණ ද සපයයි.
එහි තොග සහකරුට වඩා සැලකිය යුතු වාසි නිසා, රසායනික සංස්ලේෂණයේ තේරීම සහ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීමේ හැකියාව නිසා, ප්‍රවාහ රසායන විද්‍යාව අධ්‍යයන හා කාර්මික සැකසුම් දෙකෙහිම වැදගත් හා වර්ධනය වන ක්ෂේත්‍රයකි. මෙය සරල කාබනික අණු සෑදීමේ සිට ඖෂධ සංයෝග 1 දක්වා විහිදේ2,3 සහ ස්වාභාවික නිෂ්පාදන 4,5,6. සියුම් රසායනික හා ඖෂධ කර්මාන්තවල ප්‍රතික්‍රියා වලින් 50% කට වඩා අඛණ්ඩ ප්‍රවාහ සැකසුම් භාවිතයෙන් ප්‍රයෝජන ගත හැකිය7.
මෑත වසරවලදී, සාම්ප්‍රදායික වීදුරු භාණ්ඩ හෝ ප්‍රවාහ රසායන විද්‍යා උපකරණ අභිරුචිකරණය කළ හැකි ආකලන නිෂ්පාදන (AM) රසායන විද්‍යාව “ප්‍රතික්‍රියා භාජන” සමඟ ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමට බලාපොරොත්තු වන කණ්ඩායම්වල වර්ධනය වන ප්‍රවණතාවක් පවතී. මෙම ශිල්පීය ක්‍රමවල පුනරාවර්තන නිර්මාණය, වේගවත් නිෂ්පාදනය සහ ත්‍රිමාණ (3D) හැකියාවන් නිශ්චිත ප්‍රතික්‍රියා, උපාංග හෝ කොන්දේසි සමූහයකට තම උපාංග අභිරුචිකරණය කිරීමට කැමති අයට ප්‍රයෝජනවත් වේ. අද වන විට, මෙම කාර්යය ස්ටීරියෝලිතෝග්‍රැෆි (SL)9,10,11, විලයන තැන්පතු ආකෘති නිර්මාණය (FDM)8,12,13,14 සහ ඉන්ක්ජෙට් මුද්‍රණය 7, 15, 16 වැනි පොලිමර් මත පදනම් වූ ත්‍රිමාණ මුද්‍රණ ශිල්පීය ක්‍රම භාවිතය කෙරෙහි පමණක් අවධානය යොමු කර ඇත. එවැනි උපකරණවල ශක්තිමත් බව සහ හැකියාව නොමැතිකම පුළුල් පරාසයක රසායනික ප්‍රතික්‍රියා/විශ්ලේෂණ සිදු කිරීමට ප්‍රධාන සීමාකාරී සාධකයකි17, 18, 19, 20.
ප්‍රවාහ රසායන විද්‍යාවේ වැඩිවන භාවිතය සහ AM හා සම්බන්ධ හිතකර ගුණාංග හේතුවෙන්, වැඩිදියුණු කළ රසායනික හා විශ්ලේෂණ හැකියාවන් සහිත ප්‍රවාහ ප්‍රතික්‍රියා යාත්‍රා නිෂ්පාදනය කිරීමට පරිශීලකයින්ට හැකි වන පරිදි වඩාත් දියුණු ශිල්පීය ක්‍රම ගවේෂණය කිරීමේ අවශ්‍යතාවයක් පවතී. මෙම ශිල්පීය ක්‍රම මඟින් පරිශීලකයින්ට පුළුල් පරාසයක ප්‍රතික්‍රියා තත්වයන් හැසිරවිය හැකි ඉතා ශක්තිමත් හෝ ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍ය පරාසයකින් තෝරා ගැනීමට හැකියාව ලබා දිය යුතු අතර, ප්‍රතික්‍රියා නිරීක්ෂණය සහ පාලනය සඳහා උපාංගයෙන් විවිධ ආකාරයේ විශ්ලේෂණාත්මක ප්‍රතිදානයන් සඳහා පහසුකම් සපයයි.
අභිරුචි රසායනික ප්‍රතික්‍රියාකාරක සංවර්ධනය කිරීමේ හැකියාව ඇති එක් ආකලන නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියක් වන්නේ අතිධ්වනික ආකලන නිෂ්පාදනය (UAM) ය. මෙම ඝන-තත්ව පත්‍ර ලැමිෙන්ෂන් තාක්ෂණය තුනී ලෝහ තීරු වලට අතිධ්වනික දෝලනයන් යොදන අතර ඒවා අවම තොග උණුසුමකින් සහ ඉහළ ප්ලාස්ටික් ප්‍රවාහයකින් ස්ථරයෙන් ස්ථරයට සම්බන්ධ කරයි 21, 22, 23. අනෙකුත් බොහෝ AM තාක්ෂණයන් මෙන් නොව, UAM දෙමුහුන් නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියක් ලෙස හැඳින්වෙන අඩු කිරීමේ නිෂ්පාදනය සමඟ සෘජුවම ඒකාබද්ධ කළ හැකි අතර, එහිදී ස්ථානීය ආවර්තිතා පරිගණක සංඛ්‍යාත්මක පාලනය (CNC) ඇඹරීම හෝ ලේසර් යන්ත්‍රෝපකරණය බන්ධිත ද්‍රව්‍ය ස්ථරයක ශුද්ධ හැඩය නිර්වචනය කරයි 24, 25. මෙයින් අදහස් කරන්නේ කුඩා තරල නාලිකා වලින් අවශේෂ අමු ගොඩනැගීමේ ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීම හා සම්බන්ධ ගැටළු වලින් පරිශීලකයා සීමා නොවන බවයි, එය බොහෝ විට කුඩු සහ ද්‍රව AM පද්ධති සමඟ සිදු වේ26,27,28. මෙම සැලසුම් නිදහස ලබා ගත හැකි ද්‍රව්‍ය තේරීම් දක්වා ද විහිදේ - UAM හට තනි ක්‍රියාවලි පියවරකින් තාප සමාන සහ අසමාන ද්‍රව්‍ය සංයෝජන බන්ධනය කළ හැකිය. දියවීමේ ක්‍රියාවලියෙන් ඔබ්බට ද්‍රව්‍ය සංයෝජන තෝරා ගැනීමෙන් අදහස් වන්නේ නිශ්චිත යෙදුම්වල යාන්ත්‍රික හා රසායනික ඉල්ලීම් වඩා හොඳින් සපුරාලිය හැකි බවයි. ඊට අමතරව ඝන තත්ව බන්ධනය, අතිධ්වනික බන්ධනය අතරතුර හමුවන තවත් සංසිද්ධියක් වන්නේ සාපේක්ෂව අඩු උෂ්ණත්වවලදී ප්ලාස්ටික් ද්‍රව්‍යවල ඉහළ ප්‍රවාහයයි29,30,31,32,33. UAM හි මෙම අද්විතීය ලක්ෂණය මඟින් ලෝහ ස්ථර අතර යාන්ත්‍රික/තාප මූලද්‍රව්‍ය හානිවලින් තොරව කාවැද්දීම පහසු කළ හැකිය. UAM කාවැද්දූ සංවේදක මඟින් ඒකාබද්ධ විශ්ලේෂණ හරහා උපාංගයෙන් පරිශීලකයා වෙත තත්‍ය කාලීන තොරතුරු ලබා දීමට පහසුකම් සැලසිය හැකිය.
කතුවරුන්ගේ අතීත කෘති32 මගින් ඒකාබද්ධ සංවේදක හැකියාවන් සහිත ලෝහමය ත්‍රිමාණ ක්ෂුද්‍ර තරල ව්‍යුහයන් නිර්මාණය කිරීමට UAM ක්‍රියාවලියට ඇති හැකියාව පෙන්නුම් කරන ලදී. මෙය අධීක්ෂණ පමණක් උපාංගයකි. මෙම පත්‍රිකාව UAM විසින් නිෂ්පාදනය කරන ලද ක්ෂුද්‍ර තරල රසායනික ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක පළමු උදාහරණය ඉදිරිපත් කරයි; ව්‍යුහාත්මකව ඒකාබද්ධ කරන ලද උත්ප්‍රේරක ද්‍රව්‍ය හරහා රසායනික සංස්ලේෂණය නිරීක්ෂණය කිරීම පමණක් නොව ප්‍රේරණය කරන ක්‍රියාකාරී උපාංගයකි. ත්‍රිමාණ රසායනික උපාංග නිෂ්පාදනයේදී UAM තාක්ෂණය හා සම්බන්ධ වාසි කිහිපයක් උපාංගය ඒකාබද්ධ කරයි, එනම්: පරිගණක ආධාරක සැලසුම් (CAD) ආකෘතිවලින් සෘජුවම නිෂ්පාදන බවට සම්පූර්ණ ත්‍රිමාණ නිර්මාණ පරිවර්තනය කිරීමේ හැකියාව; ඉහළ තාප සන්නායකතාවය සහ උත්ප්‍රේරක ද්‍රව්‍ය ඒකාබද්ධ කිරීම සඳහා බහු-ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනය; සහ නිරවද්‍ය ප්‍රතික්‍රියා උෂ්ණත්ව නිරීක්ෂණය සහ පාලනය සඳහා ප්‍රතික්‍රියාකාරක ප්‍රවාහ අතර සෘජුවම තාප සංවේදක කාවැද්දීම. ප්‍රතික්‍රියාකාරකයේ ක්‍රියාකාරිත්වය ප්‍රදර්ශනය කිරීම සඳහා, ඖෂධීය වශයෙන් වැදගත් 1,4-විස්ථාපනය කරන ලද 1,2,3-ට්‍රයිසෝල් සංයෝගවල පුස්තකාලයක් තඹ-උත්ප්‍රේරක හුයිස්ජන් 1,3-ඩයිපෝලර් සයික්ලොඇඩිෂන් මගින් සංස්ලේෂණය කරන ලදී. ද්‍රව්‍ය විද්‍යාව සහ පරිගණක ආධාරක නිර්මාණය භාවිතය බහුවිධ පර්යේෂණ හරහා රසායන විද්‍යාව සඳහා නව අවස්ථා සහ හැකියාවන් විවෘත කළ හැකි ආකාරය මෙම කෘතිය ඉස්මතු කරයි.
සියලුම ද්‍රාවක සහ ප්‍රතික්‍රියාකාරක සිග්මා-ඇල්ඩ්‍රිච්, ඇල්ෆා ඒසාර්, ටීසීඅයි හෝ ෆිෂර් සයන්ටිෆික් වෙතින් මිලදී ගන්නා ලද අතර පූර්ව පිරිසිදු කිරීමකින් තොරව භාවිතා කරන ලදී. පිළිවෙලින් 400 MHz සහ 100 MHz හි වාර්තා කරන ලද 1H සහ 13C NMR වර්ණාවලි, JEOL ECS-400 400 MHz වර්ණාවලීක්ෂයක් හෝ බෲකර් ඇවන්ස් II 400 MHz වර්ණාවලීක්ෂයක් සහ CDCl3 හෝ (CD3)2SO ද්‍රාවකයක් ලෙස භාවිතා කර ලබා ගන්නා ලදී. සියලුම ප්‍රතික්‍රියා Uniqsis FlowSyn ප්‍රවාහ රසායන විද්‍යා වේදිකාව භාවිතයෙන් සිදු කරන ලදී.
මෙම අධ්‍යයනයේ සියලුම උපාංග නිෂ්පාදනය සඳහා UAM භාවිතා කරන ලදී. මෙම තාක්ෂණය 1999 දී සොයා ගන්නා ලද අතර, එහි තාක්ෂණික විස්තර, මෙහෙයුම් පරාමිතීන් සහ එහි නව නිපැයුමේ සිට වර්ධනයන් පහත ප්‍රකාශිත ද්‍රව්‍ය හරහා අධ්‍යයනය කළ හැකිය34,35,36,37. උපාංගය (රූපය 1) අතිශය ඉහළ බලයක් සහිත, 9kW SonicLayer 4000® UAM පද්ධතියක් (Fabrisonic, OH, USA) භාවිතයෙන් ක්‍රියාත්මක කරන ලදී. ප්‍රවාහ උපාංගය නිෂ්පාදනය සඳහා තෝරාගත් ද්‍රව්‍ය වූයේ Cu-110 සහ Al 6061 ය. Cu-110 හි ඉහළ තඹ අන්තර්ගතයක් (අවම වශයෙන් 99.9% තඹ) ඇති අතර එය තඹ-උත්ප්‍රේරක ප්‍රතික්‍රියා සඳහා හොඳ අපේක්ෂකයෙකු බවට පත් කරයි, එබැවින් එය "ක්ෂුද්‍ර ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් තුළ ක්‍රියාකාරී ස්ථරයක්" ලෙස භාවිතා කරයි. Al 6061 O "තොග" ද්‍රව්‍යයක් ලෙස භාවිතා කරයි, විශ්ලේෂණය සඳහා භාවිතා කරන කාවැද්දීමේ ස්ථරය; මිශ්‍ර ලෝහ සහායක සංරචක කාවැද්දීම සහ Cu-110 ස්ථරය සමඟ ඒකාබද්ධ ඇනීල් තත්ත්වය. Al 6061 O යනු ඉතා අනුකූල බව පෙන්වා දී ඇති ද්‍රව්‍යයකි. UAM ක්‍රියාවලි සමඟ38, 39, 40, 41 සහ පරීක්ෂා කර ඇති අතර මෙම කාර්යයේදී භාවිතා කරන ප්‍රතික්‍රියාකාරක සමඟ රසායනිකව ස්ථායී බව සොයාගෙන ඇත. Al 6061 O සහ Cu-110 සංයෝජනය UAM සඳහා අනුකූල ද්‍රව්‍ය සංයෝජනයක් ලෙස සලකනු ලබන අතර එබැවින් මෙම අධ්‍යයනය සඳහා සුදුසු ද්‍රව්‍යයකි. 38,42 මෙම උපාංග පහත වගුව 1 හි ලැයිස්තුගත කර ඇත.
ප්‍රතික්‍රියාකාරක නිෂ්පාදන අදියර (1) Al 6061 උපස්ථරය (2) තඹ තීරු වලට සකසා ඇති පහළ නාලිකාව නිෂ්පාදනය කිරීම (3) ස්ථර අතර තාපකූප තැන්පත් කිරීම (4) ඉහළ නාලිකාව (5) ඇතුල්වීම සහ පිටවීම (6) ඒකලිතික ප්‍රතික්‍රියාකාරකය.
තරල මාර්ගයේ සැලසුම් දර්ශනය වන්නේ චිපය කළමනාකරණය කළ හැකි ප්‍රමාණයක තබා ගනිමින්, චිපය තුළ තරලය ගමන් කරන දුර වැඩි කිරීම සඳහා කැටි ගැසුණු මාර්ගයක් භාවිතා කිරීමයි. උත්ප්‍රේරක/ප්‍රතික්‍රියාකාරක අන්තර්ක්‍රියා කාලය වැඩි කිරීමට සහ විශිෂ්ට නිෂ්පාදන අස්වැන්නක් ලබා දීමට මෙම දුර වැඩි වීම යෝග්‍ය වේ. උපාංගය තුළ කැළඹිලි සහිත මිශ්‍රණයක් ඇති කිරීමට චිප්ස් සෘජු මාර්ගයේ කෙළවරේ 90° නැමීම් භාවිතා කරයි44 සහ මතුපිට (උත්ප්‍රේරකය) සමඟ තරලයේ සම්බන්ධතා කාලය වැඩි කරයි. සාක්ෂාත් කරගත හැකි මිශ්‍රණය තවදුරටත් වැඩි කිරීම සඳහා, ප්‍රතික්‍රියාකාරක සැලසුම සර්පන්ටයින් මිශ්‍ර කිරීමේ කොටසට ඇතුළු වීමට පෙර Y-හන්දියේදී ඒකාබද්ධ කරන ලද ප්‍රතික්‍රියාකාරක ආදාන දෙකක් දක්වයි. එහි පදිංචිය හරහා අඩක් ප්‍රවාහය ඡේදනය කරන තුන්වන ආදානය, අනාගත බහු-පියවර ප්‍රතික්‍රියා සංස්ලේෂණ සැලසුම් කිරීමේදී ඇතුළත් වේ.
සියලුම නාලිකා වලට හතරැස් පැතිකඩක් ඇත (කෙටුම්පත් කෝණ නොමැත), නාලිකා ජ්‍යාමිතිය නිර්මාණය කිරීමට භාවිතා කරන ආවර්තිතා CNC ඇඹරීමේ ප්‍රතිඵලයකි. ඉහළ (ක්ෂුද්‍ර ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් සඳහා) පරිමාව ප්‍රතිදානයක් සහතික කිරීම සඳහා නාලිකා මානයන් තෝරා ගනු ලබන අතර, අඩංගු තරල බොහොමයක් සඳහා මතුපිට අන්තර්ක්‍රියා (උත්ප්‍රේරක) පහසු කිරීමට ප්‍රමාණවත් තරම් කුඩා වේ. සුදුසු ප්‍රමාණය ප්‍රතික්‍රියාව සඳහා ලෝහ-ද්‍රව උපාංග සමඟ කතුවරුන්ගේ අතීත අත්දැකීම් මත පදනම් වේ. අවසාන නාලිකාවේ අභ්‍යන්තර මානයන් 750 µm x 750 µm වූ අතර මුළු ප්‍රතික්‍රියාකාරක පරිමාව 1 ml විය. වාණිජ ප්‍රවාහ රසායන විද්‍යා උපකරණ සමඟ උපාංගයේ සරල අතුරුමුහුණතකට ඉඩ සැලසීම සඳහා ඒකාබද්ධ සම්බන්ධකයක් (1/4″—28 UNF නූල්) සැලසුමට ඇතුළත් කර ඇත. නාලිකා ප්‍රමාණය තීරු ද්‍රව්‍යයේ ඝණකම, එහි යාන්ත්‍රික ගුණාංග සහ අතිධ්වනික සමඟ භාවිතා කරන බන්ධන පරාමිතීන් මගින් සීමා වේ. දී ඇති ද්‍රව්‍යයක් සඳහා නිශ්චිත පළලකදී, ද්‍රව්‍යය නිර්මාණය කරන ලද නාලිකාවට "පැල්ලම්" වනු ඇත. මෙම ගණනය කිරීම සඳහා දැනට නිශ්චිත ආකෘතියක් නොමැත, එබැවින් දී ඇති ද්‍රව්‍යයක් සහ සැලසුමක් සඳහා උපරිම නාලිකා පළල පර්යේෂණාත්මකව තීරණය වේ; මෙම අවස්ථාවේදී, 750 μm පළල එල්ලා වැටීමට හේතු නොවේ.
නාලිකාවේ හැඩය (හතරැස්) තීරණය වන්නේ හතරැස් කටර් එකක් භාවිතා කිරීමෙනි. විවිධ කැපුම් මෙවලම් භාවිතා කරමින් විවිධ ප්‍රවාහ අනුපාත සහ ලක්ෂණ ලබා ගැනීම සඳහා CNC යන්ත්‍ර මගින් නාලිකා වල හැඩය සහ ප්‍රමාණය වෙනස් කළ හැකිය. 125 μm මෙවලම භාවිතයෙන් වක්‍ර හැඩැති නාලිකාවක් නිර්මාණය කිරීමේ උදාහරණයක් මොනාගන්45 ගේ කෘතියෙන් සොයාගත හැකිය. තීරු ස්ථරය තලීය ආකාරයෙන් තැන්පත් කළ විට, නාලිකා මත තීරු ද්‍රව්‍ය ආවරණය කිරීම පැතලි (හතරැස්) නිමාවක් ඇත. මෙම කාර්යයේදී, නාලිකාවේ සමමිතිය පවත්වා ගැනීම සඳහා, හතරැස් දළ සටහනක් භාවිතා කරන ලදී.
නිෂ්පාදනයේ පූර්ව-ක්‍රමලේඛනය කරන ලද විරාමයක් අතරතුර, තාපකූප උෂ්ණත්ව පරීක්ෂණ (K වර්ගය) ඉහළ සහ පහළ නාලිකා කණ්ඩායම් අතර උපාංගය තුළ සෘජුවම තැන්පත් කර ඇත (රූපය 1 - අදියර 3). මෙම තාපකූපවලට −200 සිට 1350 °C දක්වා උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම් නිරීක්ෂණය කළ හැකිය.
ලෝහ තැන්පත් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය සිදු කරනු ලබන්නේ 25.4 mm පළල, 150 micron ඝන ලෝහ තීරුවක් භාවිතා කරමින් UAM අඟක් මගිනි. මෙම තීරු ස්ථර සම්පූර්ණ ගොඩනැගීමේ ප්‍රදේශය ආවරණය කිරීම සඳහා යාබද තීරු මාලාවකට බන්ධනය කර ඇත; අඩු කිරීමේ ක්‍රියාවලිය අවසාන ශුද්ධ හැඩය නිපදවන බැවින් තැන්පත් කරන ලද ද්‍රව්‍යයේ ප්‍රමාණය අවසාන නිෂ්පාදනයට වඩා විශාල වේ. උපකරණවල බාහිර හා අභ්‍යන්තර සමෝච්ඡයන් යන්ත්‍රගත කිරීම සඳහා CNC යන්ත්‍රෝපකරණ භාවිතා කරනු ලැබේ, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස තෝරාගත් මෙවලම සහ CNC ක්‍රියාවලි පරාමිතීන්ට සමාන උපකරණ සහ නාලිකා වල මතුපිට නිමාවක් ලැබේ (මෙම උදාහරණයේ ආසන්න වශයෙන් 1.6 μm Ra). මාන නිරවද්‍යතාවය පවත්වා ගැනීම සහතික කිරීම සඳහා උපාංග නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය පුරා අඛණ්ඩ, අඛණ්ඩ අතිධ්වනික ද්‍රව්‍ය තැන්පත් කිරීම සහ යන්ත්‍රෝපකරණ චක්‍ර භාවිතා කරනු ලබන අතර නිමි කොටස CNC නිමාව ඇඹරීමේ නිරවද්‍යතා මට්ටම් සපුරාලනු ඇත. මෙම උපාංගය සඳහා භාවිතා කරන නාලිකා පළල තීරු ද්‍රව්‍ය තරල නාලිකාවට "පැල්ලම්" නොවන බව සහතික කිරීමට ප්‍රමාණවත් තරම් කුඩා බැවින් නාලිකාව හතරැස් හරස්කඩක් පවත්වා ගනී. තීරු ද්‍රව්‍ය සහ UAM ක්‍රියාවලි පරාමිතීන්හි ඇති විය හැකි හිඩැස් නිෂ්පාදන හවුල්කරුවෙකු (Fabrisonic LLC, USA) විසින් පර්යේෂණාත්මකව තීරණය කරන ලදී.
අධ්‍යයනවලින් පෙන්වා දී ඇත්තේ අතිරේක තාප පිරියම් කිරීමකින් තොරව UAM බන්ධන අතුරුමුහුණත 46, 47 හි සුළු මූලද්‍රව්‍ය විසරණය සිදුවන බවයි, එබැවින් මෙම කාර්යයේ උපාංග සඳහා, Cu-110 ස්ථරය Al 6061 ස්ථරයෙන් වෙනස්ව පවතින අතර හදිසියේම වෙනස් වේ.
ප්‍රතික්‍රියාකාරකයේ පිටවන ස්ථානයට පෙර-ක්‍රමාංකනය කරන ලද 250 psi (1724 kPa) පසුපස පීඩන නියාමකයක් (BPR) ස්ථාපනය කර ප්‍රතික්‍රියාකාරකය හරහා ජලය 0.1 සිට 1 mL min-1 අනුපාතයකින් පොම්ප කරන්න. පද්ධතියට නියත ස්ථාවර පීඩනයක් පවත්වා ගත හැකි බව තහවුරු කර ගැනීම සඳහා FlowSyn බිල්ට්-ඉන් පද්ධති පීඩන සංවේදකය භාවිතයෙන් ප්‍රතික්‍රියාකාරක පීඩනය නිරීක්ෂණය කරන ලදී. ප්‍රතික්‍රියාකාරකය තුළ තැන්පත් කර ඇති තාපකූප සහ FlowSyn චිප තාපන තහඩුව තුළ තැන්පත් කර ඇති තාපකූප අතර ඇති ඕනෑම වෙනසක් හඳුනා ගැනීමෙන් ප්‍රවාහ ප්‍රතික්‍රියාකාරකය හරහා ඇති විභව උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමණ පරීක්ෂා කරන ලදී. 25 °C වර්ධක වලදී 100 සහ 150 °C අතර වැඩසටහන්ගත කළ හැකි උණුසුම් තහඩු උෂ්ණත්වය වෙනස් කිරීමෙන් සහ වැඩසටහන්ගත කළ සහ වාර්තා කළ උෂ්ණත්වයන් අතර ඇති ඕනෑම වෙනසක් සටහන් කිරීමෙන් මෙය සාක්ෂාත් කර ගන්නා ලදී. මෙය tc-08 දත්ත ලොගරයක් (PicoTech, Cambridge, UK) සහ ඒ සමඟ ඇති PicoLog මෘදුකාංගයක් භාවිතයෙන් සාක්ෂාත් කර ගන්නා ලදී.
ෆීනයිල්ඇසිටිලීන් සහ අයඩෝඊතේන් වල සයික්ලෝඇඩිෂන් ප්‍රතික්‍රියා තත්ත්වයන් ප්‍රශස්ත කරන ලදී (යෝජනා ක්‍රමය 1- ෆීනයිල්ඇසිටිලීන් සහ අයඩෝඊතේන් වල සයික්ලෝඇඩිෂන් යෝජනා ක්‍රමය 1- ෆීනයිල්ඇසිටිලීන් සහ අයඩෝඊතේන් වල සයික්ලෝඇඩිෂන්). මෙම ප්‍රශස්තිකරණය සිදු කරන ලද්දේ උෂ්ණත්වය සහ පදිංචි කාලය විචල්‍ය පරාමිතීන් ලෙස භාවිතා කරමින්, ඇල්කයින:ඇසයිඩ් අනුපාතය 1:2 ලෙස සවි කරමින්, සම්පූර්ණ සාධකීය අත්හදා බැලීම් සැලසුම් (DOE) ප්‍රවේශයක් මගිනි.
සෝඩියම් ඇසයිඩ් (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), අයඩෝඊතේන් (0.25 M, DMF) සහ ෆීනයිල්ඇසිටිලීන් (0.125 M, DMF) යන වෙනම ද්‍රාවණ සකස් කරන ලදී. සෑම ද්‍රාවණයකින්ම මිලි ලීටර් 1.5 ක ඇල්කොහොට් එකක් මිශ්‍ර කර අපේක්ෂිත ප්‍රවාහ අනුපාතය සහ උෂ්ණත්වයේ දී ප්‍රතික්‍රියාකාරකය හරහා පොම්ප කරන ලදී. ආකෘති ප්‍රතිචාරය ට්‍රයසෝල් නිෂ්පාදනයේ ෆීනයිල්ඇසිටිලීන් ආරම්භක ද්‍රව්‍යයට උච්ච ප්‍රදේශ අනුපාතය ලෙස ගෙන ඉහළ කාර්ය සාධන ද්‍රව වර්ණදේහ විද්‍යාව (HPLC) මගින් තීරණය කරන ලදී. විශ්ලේෂණයේ අනුකූලතාව සඳහා, ප්‍රතික්‍රියා මිශ්‍රණය ප්‍රතික්‍රියාකාරකයෙන් ඉවත් වූ වහාම සියලුම ප්‍රතික්‍රියා සාම්පල ලබා ගන්නා ලදී. ප්‍රශස්තිකරණය සඳහා තෝරාගත් පරාමිති පරාසයන් වගුව 2 හි දක්වා ඇත.
සියලුම සාම්පල ක්වාටර්නරි පොම්පයක්, තීරු උඳුනක්, විචල්‍ය තරංග ආයාම UV අනාවරකයක් සහ ස්වයංක්‍රීය සාම්පලයකින් සමන්විත Chromaster HPLC පද්ධතියක් (VWR, PA, USA) භාවිතයෙන් විශ්ලේෂණය කරන ලදී. තීරුව සමානතා 5 C18 (VWR, PA, USA), ප්‍රමාණය 4.6 × 100 mm, අංශු ප්‍රමාණය 5 µm, 40 °C දී පවත්වා ගෙන යනු ලැබේ. ද්‍රාවකය 1.5 mL.min-1 ප්‍රවාහ අනුපාතයකින් සමස්ථානික 50:50 මෙතනෝල්: ජලය විය. එන්නත් පරිමාව 5 µL වූ අතර අනාවරක තරංග ආයාමය 254 nm විය. DOE සාම්පලය සඳහා % උපරිම ප්‍රදේශය ගණනය කරන ලද්දේ අවශේෂ ඇල්කයින සහ ට්‍රයසෝල් නිෂ්පාදනවල උපරිම ප්‍රදේශවලින් පමණි. ආරම්භක ද්‍රව්‍ය එන්නත් කිරීමෙන් අදාළ කඳු මුදුන් හඳුනා ගැනීමට ඉඩ සලසයි.
ප්‍රතික්‍රියාකාරක විශ්ලේෂණ ප්‍රතිදානය MODDE DOE මෘදුකාංගයට (Umetrics, Malmö, Sweden) සම්බන්ධ කිරීමෙන් ප්‍රතිඵල ප්‍රවණතා පිළිබඳ ගැඹුරු විශ්ලේෂණයක් සහ මෙම චක්‍ර එකතු කිරීම සඳහා ප්‍රශස්ත ප්‍රතික්‍රියා තත්ත්වයන් තීරණය කිරීමට හැකි විය. බිල්ට්-ඉන් ප්‍රශස්තකරණය ක්‍රියාත්මක කර සියලුම වැදගත් ආකෘති පද තෝරා ගැනීමෙන් ඇසිටිලීන් ආරම්භක ද්‍රව්‍ය සඳහා උච්ච ප්‍රදේශය අඩු කරන අතරම නිෂ්පාදන උච්ච ප්‍රදේශය උපරිම කිරීමට නිර්මාණය කර ඇති ප්‍රතික්‍රියා කොන්දේසි සමූහයක් ලැබේ.
උත්ප්‍රේරක ප්‍රතික්‍රියා කුටිය තුළ මතුපිට තඹ ඔක්සිකරණය කිරීම, එක් එක් ට්‍රයිසෝල් සංයෝග පුස්තකාලයේ සංස්ලේෂණයට පෙර ප්‍රතික්‍රියා කුටිය හරහා ගලා යන හයිඩ්‍රජන් පෙරොක්සයිඩ් (36%) ද්‍රාවණයක් භාවිතයෙන් (ප්‍රවාහ අනුපාතය = 0.4 mL min-1, පදිංචි කාලය = 2.5 min) ලබා ගන්නා ලදී.
ප්‍රශස්ත තත්ව කට්ටලයක් හඳුනාගත් පසු, කුඩා පුස්තකාල සංස්ලේෂණයක් සම්පාදනය කිරීමට ඉඩ සැලසීම සඳහා ඒවා ඇසිටිලීන් සහ හැලෝඇල්කේන් ව්‍යුත්පන්න පරාසයකට යොදන ලද අතර, එමඟින් මෙම තත්ව පුළුල් පරාසයක විභව ප්‍රතික්‍රියාකාරක සඳහා යෙදීමේ හැකියාව ස්ථාපිත කරන ලදී (රූපය 1).2).
සෝඩියම් ඇසයිඩ් (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), හැලෝඇල්කේන් (0.25 M, DMF) සහ ඇල්කයින (0.125 M, DMF) වල වෙනම ද්‍රාවණ සකස් කරන්න. එක් එක් ද්‍රාවණයෙන් මිලි ලීටර් 3 ක් මිශ්‍ර කර 75 µL.min-1 සහ 150 °C දී ප්‍රතික්‍රියාකාරකය හරහා පොම්ප කරන ලදී. මුළු පරිමාව කුප්පියකට එකතු කර එතිල් ඇසිටේට් මිලි ලීටර් 10 ක් සමඟ තනුක කරන ලදී. සාම්පල ද්‍රාවණය 3 × 10 මිලි ජලයෙන් සෝදා ඇත. ජලීය ස්ථර ඒකාබද්ධ කර එතිල් ඇසිටේට් මිලි ලීටර් 10 ක් සමඟ නිස්සාරණය කරන ලදී; ඉන්පසු කාබනික ස්ථර ඒකාබද්ධ කර, 3 x 10 මිලි අති ක්ෂාරයෙන් සෝදා, MgSO4 මත වියළා පෙරා, පසුව ද්‍රාවකය රික්තකයෙන් ඉවත් කරන ලදී. HPLC,1H NMR,13C NMR සහ ඉහළ විභේදන ස්කන්ධ වර්ණාවලීක්ෂය (HR-MS) සංයෝජනයකින් විශ්ලේෂණය කිරීමට පෙර එතිල් ඇසිටේට් භාවිතයෙන් සිලිකා ජෙල් මත තීරු වර්ණදේහ විද්‍යාව මගින් සාම්පල පිරිසිදු කරන ලදී.
සියලුම වර්ණාවලි ලබා ගන්නා ලද්දේ අයනීකරණ ප්‍රභවය ලෙස ESI භාවිතා කරන ලද Thermofischer precision Orbitrap විභේදන ස්කන්ධ වර්ණාවලීක්ෂයක් භාවිතා කරමිනි. සියලුම සාම්පල ද්‍රාවකයක් ලෙස ඇසිටොනයිට්‍රයිල් භාවිතා කර සකස් කරන ලදී.
ඇලුමිනියම්-පසුපස සිලිකා තහඩු මත TLC විශ්ලේෂණය සිදු කරන ලදී. තහඩු UV ආලෝකය (254 nm) හෝ වැනිලින් පැල්ලම් කිරීම සහ රත් කිරීම මගින් දෘශ්‍යමාන කරන ලදී.
සියලුම සාම්පල ස්වයංක්‍රීය සාම්පලයක්, තීරු උඳුන් ද්විමය පොම්පයක් සහ තනි තරංග ආයාම අනාවරකයක් සහිත VWR Chromaster (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, UK) පද්ධතියක් භාවිතයෙන් විශ්ලේෂණය කරන ලදී. භාවිතා කරන ලද තීරුව ACE Equivalence 5 C18 (150 × 4.6 mm, Advanced Chromatography Technologies Ltd., Aberdeen, Scotland) විය.
එන්නත් (5 µL) තනුක කරන ලද බොරතෙල් ප්‍රතික්‍රියා මිශ්‍රණයෙන් (1:10 තනුක කිරීම) සෘජුවම සාදන ලද අතර ජලය: මෙතනෝල් (50:50 හෝ 70:30) සමඟ විශ්ලේෂණය කරන ලදී, 1.5 mL/min ප්‍රවාහ අනුපාතයකින් 70:30 ද්‍රාවක පද්ධතිය (තරු අංකයක් ලෙස දක්වනු ලැබේ) භාවිතා කරන සමහර සාම්පල හැර. තීරුව 40 °C හි තබා ඇත. අනාවරක තරංග ආයාමය 254 nm වේ.
සාම්පලයේ % උච්ච ප්‍රදේශය ගණනය කරන ලද්දේ අවශේෂ ඇල්කයිනයේ උච්ච ප්‍රදේශයෙන්, ට්‍රයිසෝල් නිෂ්පාදනය පමණක් වන අතර, ආරම්භක ද්‍රව්‍ය එන්නත් කිරීමෙන් අදාළ උච්ච හඳුනා ගැනීමට හැකි විය.
සියලුම සාම්පල Thermo iCAP 6000 ICP-OES භාවිතයෙන් විශ්ලේෂණය කරන ලදී. සියලුම ක්‍රමාංකන ප්‍රමිතීන් 2% නයිට්‍රික් අම්ලයේ (SPEX Certi Prep) 1000 ppm Cu සම්මත ද්‍රාවණයක් භාවිතයෙන් සකස් කරන ලදී. සියලුම ප්‍රමිතීන් 5% DMF සහ 2% HNO3 ද්‍රාවණයෙන් සකස් කරන ලද අතර, සියලුම සාම්පල සාම්පල DMF-HNO3 ද්‍රාවණයේ 20 ගුණයකින් තනුක කරන ලදී.
අවසාන එකලස් කිරීම ගොඩනැගීමට භාවිතා කරන ලෝහ තීරු ද්‍රව්‍ය සඳහා බන්ධන තාක්ෂණයක් ලෙස UAM අතිධ්වනික ලෝහ වෑල්ඩින් භාවිතා කරයි. අතිධ්වනික ලෝහ වෑල්ඩින් ද්‍රව්‍යය කම්පනය කරන අතරතුර බන්ධනය කළ යුතු තීරු ස්ථරයට/පෙර ඒකාබද්ධ කරන ලද ස්ථරයට පීඩනය යෙදීම සඳහා කම්පන ලෝහ මෙවලමක් (අං හෝ අතිධ්වනික අං ලෙස හැඳින්වේ) භාවිතා කරයි. අඛණ්ඩ ක්‍රියාකාරිත්වය සඳහා, සොනොට්‍රෝඩය සිලින්ඩරාකාර වන අතර ද්‍රව්‍යයේ මතුපිටට පෙරළී මුළු ප්‍රදේශයම බන්ධනය කරයි. පීඩනය සහ කම්පනය යොදන විට, ද්‍රව්‍යයේ මතුපිට ඇති ඔක්සයිඩ ඉරිතලා යා හැක. අඛණ්ඩ පීඩනය සහ කම්පනය ද්‍රව්‍යයේ විචල්‍යතා බිඳවැටීමට හේතු විය හැක 36 . දේශීයව ප්‍රේරිත තාපය සහ පීඩනය සමඟ සමීප සම්බන්ධතාවය පසුව ද්‍රව්‍ය අතුරුමුහුණත්වල ඝන-තත්ව බන්ධනයට හේතු වේ; එය මතුපිට ශක්තියේ වෙනස්කම් හරහා ඇලීම සඳහා ද උපකාරී වේ48. බන්ධන යාන්ත්‍රණයේ ස්වභාවය විචල්‍ය දියවන උෂ්ණත්වය සහ අනෙකුත් ආකලන නිෂ්පාදන ශිල්පීය ක්‍රමවල සඳහන් ඉහළ උෂ්ණත්ව පසු බලපෑම් සමඟ සම්බන්ධ බොහෝ ගැටළු ජය ගනී. මෙය විවිධ ද්‍රව්‍යවල බහු ස්ථර තනි ඒකාබද්ධ ව්‍යුහයකට සෘජු බන්ධනය (එනම්, මතුපිට වෙනස් කිරීමකින් තොරව, පිරවුම් හෝ මැලියම්) සඳහා ඉඩ සලසයි.
UAM සඳහා දෙවන හිතකර සාධකය වන්නේ ලෝහමය ද්‍රව්‍යවල නිරීක්ෂණය වන ඉහළ ප්ලාස්ටික් ප්‍රවාහයයි, අඩු උෂ්ණත්වවලදී පවා, එනම් ලෝහමය ද්‍රව්‍යවල ද්‍රවාංකයට වඩා බෙහෙවින් අඩුය. අතිධ්වනික දෝලනය සහ පීඩනයේ සංයෝජනය මඟින් තොග ද්‍රව්‍ය සමඟ සම්ප්‍රදායිකව සම්බන්ධ වන විශාල උෂ්ණත්ව වැඩිවීමකින් තොරව දේශීය ධාන්‍ය මායිම් සංක්‍රමණය සහ නැවත ස්ඵටිකීකරණය ඉහළ මට්ටමකට ගෙන එයි. අවසාන එකලස් කිරීම ඉදිකිරීමේදී, මෙම සංසිද්ධිය ලෝහ තීරු ස්ථර අතර, ස්ථරයෙන් ස්ථරයට ක්‍රියාකාරී සහ නිෂ්ක්‍රීය සංරචක කාවැද්දීමට යොදා ගත හැකිය. දෘශ්‍ය තන්තු 49, ශක්තිමත් කිරීම් 46, ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ 50 සහ තාපකූප (මෙම කාර්යය) වැනි මූලද්‍රව්‍ය සියල්ලම UAM ව්‍යුහයන් තුළට සාර්ථකව කාවැදී ඇති අතර ක්‍රියාකාරී සහ නිෂ්ක්‍රීය සංයුක්ත එකලස් කිරීම් නිර්මාණය කර ඇත.
මෙම කාර්යයේදී, UAM හි විවිධ ද්‍රව්‍ය බන්ධන සහ අන්තර් සම්බන්ධක හැකියාවන් යන දෙකම අවසාන උත්ප්‍රේරක උෂ්ණත්ව නිරීක්ෂණ ක්ෂුද්‍ර ප්‍රතික්‍රියාකාරකය නිර්මාණය කිරීම සඳහා භාවිතා කර ඇත.
පැලේඩියම් (Pd) සහ අනෙකුත් බහුලව භාවිතා වන ලෝහ උත්ප්‍රේරක සමඟ සසඳන විට, Cu උත්ප්‍රේරණයට වාසි කිහිපයක් ඇත: (i) ආර්ථික වශයෙන්, උත්ප්‍රේරණය සඳහා භාවිතා කරන අනෙකුත් බොහෝ ලෝහවලට වඩා Cu අඩු මිල අධික වන අතර එබැවින් රසායනික සැකසුම් කර්මාන්තය සඳහා ආකර්ශනීය විකල්පයකි (ii) Cu-උත්ප්‍රේරක හරස්-සම්බන්ධක ප්‍රතික්‍රියා පරාසය වැඩි වෙමින් පවතින අතර Pd-පාදක ක්‍රමවේදයන්ට තරමක් අනුපූරක බව පෙනේ51,52,53 (iii) අනෙකුත් ලිගන්ඩ් නොමැති විට Cu-උත්ප්‍රේරක ප්‍රතික්‍රියා හොඳින් ක්‍රියා කරයි, මෙම ලිගන්ඩ් බොහෝ විට ව්‍යුහාත්මකව සරල සහ අවශ්‍ය නම් මිල අඩු වන අතර, Pd රසායන විද්‍යාවේ භාවිතා වන ඒවා බොහෝ විට සංකීර්ණ, මිල අධික සහ වායු සංවේදී වේ (iv) Cu, විශේෂයෙන් සංස්ලේෂණයේදී ඇල්කයින බන්ධනය කිරීමේ හැකියාව සඳහා ප්‍රසිද්ධය, උදාහරණයක් ලෙස, ද්විලෝහ-උත්ප්‍රේරක සොනොගෂිරා සම්බන්ධ කිරීම සහ ඇසයිඩ් සමඟ සයික්ලෝඇඩිෂන් (ක්ලික් රසායන විද්‍යාව) (v) උල්මන් වර්ගයේ ප්‍රතික්‍රියා වලදී නියුක්ලියෝෆයිල් කිහිපයක ඇරිලේෂන් ප්‍රවර්ධනය කිරීමට Cu සමත් වේ.
මෙම සියලු ප්‍රතික්‍රියා වල විෂමජාතීයකරණය පිළිබඳ උදාහරණ මෑතකදී Cu(0) ඉදිරියේ පෙන්නුම් කර ඇත. මෙයට බොහෝ දුරට හේතු වී ඇත්තේ ඖෂධ කර්මාන්තය සහ ලෝහ උත්ප්‍රේරක ප්‍රතිසාධනය සහ නැවත භාවිතය කෙරෙහි වැඩිවන අවධානයයි55,56.
1960 ගණන්වල හුයිස්ජන් විසින් පුරෝගාමී කරන ලදී57, ඇසිටිලීන් සහ ඇසයිඩ් අතර 1,2,3-ට්‍රයිසෝල් බවට 1,3-ඩයිපෝලර් සයික්ලොඇඩිෂන් ප්‍රතික්‍රියාව සහජීවන නිරූපණ ප්‍රතික්‍රියාවක් ලෙස සැලකේ. ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන ට්‍රයිසෝල් කොටස් 1,2,3 විවිධ චිකිත්සක කාරකවල ජීව විද්‍යාත්මක යෙදීම් සහ භාවිතය නිසා ඖෂධ සොයාගැනීමේ ක්ෂේත්‍රයේ ඖෂධීය ලෙස විශේෂ උනන්දුවක් දක්වයි.
ෂාප්ලස් සහ අනෙකුත් අය "ක්ලික් රසායන විද්‍යාව" යන සංකල්පය හඳුන්වා දුන් විට මෙම ප්‍රතික්‍රියාව නැවතත් අවධානයට ලක් විය. "ක්ලික් රසායන විද්‍යාව" යන යෙදුම භාවිතා කරනුයේ විෂම පරමාණු සම්බන්ධකය (CXC) හරහා නව සංයෝග සහ සංයුක්ත පුස්තකාලවල වේගවත් සංස්ලේෂණය සඳහා ශක්තිමත්, විශ්වාසදායක සහ තෝරාගත් ප්‍රතික්‍රියා සමූහයක් විස්තර කිරීමට ය. 60 මෙම ප්‍රතික්‍රියා වල කෘතිම ආකර්ෂණය පැන නගින්නේ ඒවායේ ආශ්‍රිත ඉහළ අස්වැන්නෙනි, ප්‍රතික්‍රියා තත්වයන් සරලයි, ඔක්සිජන් සහ ජල ප්‍රතිරෝධය සහ නිෂ්පාදන වෙන් කිරීම සරලයි61.
සම්භාව්‍ය Huisgen 1,3-ඩයිපෝල් සයික්ලොඇඩිෂන් "ක්ලික් රසායන විද්‍යාව" කාණ්ඩයට අයත් නොවේ. කෙසේ වෙතත්, Medal සහ Sharpless පෙන්නුම් කළේ මෙම ඇසයිඩ්-ඇල්කයින සම්බන්ධක සිදුවීම Cu(I) ඉදිරියේ 107 සිට 108 දක්වා උත්ප්‍රේරණය නොකළ 1,3-ඩයිපෝල් සයික්ලොඇඩිෂන් 62,63 සැලකිය යුතු අනුපාත ත්වරණයකට සාපේක්ෂව සිදුවන බවයි. මෙම වැඩිදියුණු කළ ප්‍රතික්‍රියා යාන්ත්‍රණයට ආරක්ෂිත කණ්ඩායම් හෝ දැඩි ප්‍රතික්‍රියා තත්වයන් අවශ්‍ය නොවන අතර කාල පරිමාණයකින් 1,4-විස්ථාපනය කරන ලද 1,2,3-ට්‍රයිසෝල් (ප්‍රති-1,2,3-ට්‍රයිසෝල්) වෙත සම්පූර්ණ පරිවර්තනය සහ තේරීම ආසන්නයේ අස්වැන්නක් ලබා දෙයි (රූපය 3).
සාම්ප්‍රදායික සහ තඹ-උත්ප්‍රේරක Huisgen සයික්ලෝඇඩිෂන් වල සමමිතික ප්‍රතිඵල. Cu(I)-උත්ප්‍රේරක Huisgen සයික්ලෝඇඩිෂන් මඟින් ලබා දෙන්නේ 1,4-විභේදනය කරන ලද 1,2,3-ට්‍රයිසෝල් පමණක් වන අතර, තාප ප්‍රේරිත Huisgen සයික්ලෝඇඩිෂන් සාමාන්‍යයෙන් 1,4- සහ 1,5-ට්‍රයිසෝල් 1:1 ඇසෝල් වල ස්ටීරියෝඅයිසෝමර් මිශ්‍රණයක් ලබා දෙයි.
බොහෝ ප්‍රොටෝකෝලවලට සෝඩියම් ලවණ සමඟ CuSO4 හෝ Cu(II)/Cu(0) විශේෂ අඩු කිරීම වැනි ස්ථායී Cu(II) ප්‍රභවයන් අඩු කිරීම ඇතුළත් වේ. අනෙකුත් ලෝහ-උත්ප්‍රේරක ප්‍රතික්‍රියා සමඟ සසඳන විට, Cu(I) භාවිතය මිල අඩු සහ හැසිරවීමට පහසු වීමේ ප්‍රධාන වාසි ඇත.
වොරෙල් සහ තවත් අය විසින් කරන ලද චාලක සහ සමස්ථානික ලේබල් කිරීමේ අධ්‍යයනයන් 65 පෙන්වා දුන්නේ, පර්යන්ත ඇල්කයින සම්බන්ධයෙන්, එක් එක් අණුවේ ඇසයිඩ් දෙසට ප්‍රතික්‍රියාශීලීත්වය සක්‍රීය කිරීමේදී තඹ වලට සමාන දෙකක් සම්බන්ධ වන බවයි. යෝජිත යාන්ත්‍රණය ඉදිරියට යන්නේ ඇසයිඩ් σ-බන්ධිත තඹ ඇසිටිලයිඩ් සමඟ π-බන්ධිත තඹ සමඟ ස්ථායී පරිත්‍යාගශීලී ලිගන්ඩයක් ලෙස සම්බන්ධීකරණය කිරීමෙන් සාදන ලද හය-සාමාජික තඹ ලෝහ වළල්ලක් හරහා ය. ට්‍රයසොලයිල් තඹ ව්‍යුත්පන්නයන් වළලු හැකිලීමෙන් සෑදී ඇති අතර, පසුව ට්‍රයසොලයිල් නිෂ්පාදන ලබා දීමට සහ උත්ප්‍රේරක චක්‍රය වසා දැමීමට ප්‍රෝටෝන වියෝජනය සිදු කරයි.
ප්‍රවාහ රසායන විද්‍යා උපාංගවල ප්‍රතිලාභ හොඳින් ලේඛනගත කර ඇතත්, මෙම පද්ධතිවලට අභ්‍යන්තර, ස්ථානීය, ක්‍රියාවලි අධීක්ෂණය සඳහා විශ්ලේෂණ මෙවලම් ඒකාබද්ධ කිරීමට ආශාවක් පවතී66,67. සෘජුවම කාවැද්දූ සංවේදක මූලද්‍රව්‍ය සහිත උත්ප්‍රේරක ක්‍රියාකාරී, තාප සන්නායක ද්‍රව්‍ය වලින් සාදන ලද ඉතා සංකීර්ණ 3D ප්‍රවාහ ප්‍රතික්‍රියාකාරක සැලසුම් කිරීම සහ නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා UAM සුදුසු ක්‍රමයක් බව ඔප්පු විය (රූපය 4).
සංකීර්ණ අභ්‍යන්තර නාලිකා ව්‍යුහයක්, කාවැද්දූ තාපකූප සහ උත්ප්‍රේරක ප්‍රතික්‍රියා කුටියක් සහිත අතිධ්වනික ආකලන නිෂ්පාදනය (UAM) මගින් නිපදවන ලද ඇලුමිනියම්-තඹ ප්‍රවාහ ප්‍රතික්‍රියාකාරකය. අභ්‍යන්තර තරල මාර්ග දෘශ්‍යමාන කිරීම සඳහා, ස්ටීරියෝලිතෝග්‍රැෆි භාවිතයෙන් නිපදවන ලද විනිවිද පෙනෙන මූලාකෘතියක් ද පෙන්වා ඇත.
අනාගත කාබනික ප්‍රතික්‍රියා සඳහා ප්‍රතික්‍රියාකාරක නිෂ්පාදනය කිරීම සහතික කිරීම සඳහා, ද්‍රාවක තාපාංකයට වඩා ආරක්ෂිතව රත් කළ යුතුය; ඒවා පීඩනය සහ උෂ්ණත්වය පරීක්ෂා කරනු ලැබේ. පීඩන පරීක්ෂණයෙන් පෙන්නුම් කළේ පද්ධති පීඩනය වැඩි වුවද (1.7 MPa) පද්ධතිය ස්ථායී සහ නියත පීඩනයක් පවත්වා ගන්නා බවයි. ද්‍රවයක් ලෙස H2O භාවිතා කරමින් කාමර උෂ්ණත්වයේ දී ජල ස්ථිතික පරීක්ෂණය සිදු කරන ලදී.
(රූපය 1) තාපකූපය උෂ්ණත්ව දත්ත ලොගරයට සම්බන්ධ කිරීමෙන් පෙන්නුම් කළේ තාපකූපය FlowSyn පද්ධතියේ වැඩසටහන්ගත කළ උෂ්ණත්වයට වඩා 6 °C (± 1 °C) සිසිල් බවයි. සාමාන්‍යයෙන්, උෂ්ණත්වයේ 10 °C වැඩිවීමක් ප්‍රතික්‍රියා අනුපාතය දෙගුණ කිරීමට හේතු වන බැවින්, අංශක කිහිපයක උෂ්ණත්ව වෙනසක් ප්‍රතික්‍රියා අනුපාතය සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් කළ හැකිය. නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියේදී භාවිතා කරන ද්‍රව්‍යවල ඉහළ තාප විවර්තනය හේතුවෙන් ප්‍රතික්‍රියාකාරක ශරීරය පුරා උෂ්ණත්ව අලාභය මෙම වෙනසට හේතු වේ. මෙම තාප ප්ලාවිතය ස්ථාවර වන අතර එම නිසා ප්‍රතික්‍රියාව අතරතුර නිවැරදි උෂ්ණත්වයන් ළඟා වී මැනීම සහතික කිරීම සඳහා උපකරණ සැකසුම තුළ එය ගණනය කළ හැකිය. එමනිසා, මෙම මාර්ගගත අධීක්ෂණ මෙවලම ප්‍රතික්‍රියා උෂ්ණත්වය දැඩි ලෙස පාලනය කිරීමට පහසුකම් සපයන අතර වඩාත් නිවැරදි ක්‍රියාවලි ප්‍රශස්තිකරණයට සහ ප්‍රශස්ත තත්වයන් වර්ධනය කිරීමට පහසුකම් සපයයි. ප්‍රතික්‍රියා බාහිර තාප හඳුනා ගැනීමට සහ විශාල පරිමාණ පද්ධතිවල පලා යන ප්‍රතික්‍රියා වැළැක්වීමට මෙම සංවේදක භාවිතා කළ හැකිය.
මෙම කාර්යයේ ඉදිරිපත් කර ඇති ප්‍රතික්‍රියාකාරකය රසායනික ප්‍රතික්‍රියාකාරක නිෂ්පාදනය සඳහා UAM තාක්ෂණය යෙදීමේ පළමු උදාහරණය වන අතර මෙම උපාංගවල AM/3D මුද්‍රණය සමඟ දැනට සම්බන්ධ වී ඇති ප්‍රධාන සීමාවන් කිහිපයක් ආමන්ත්‍රණය කරයි, එනම්: (i) තඹ හෝ ඇලුමිනියම් මිශ්‍ර ලෝහ සැකසුම් සම්බන්ධ වාර්තා කරන ලද ගැටළු ජය ගැනීම (ii) තෝරාගත් ලේසර් උණු කිරීම (SLM) වැනි කුඩු ඇඳ විලයන (PBF) ශිල්පීය ක්‍රම හා සසඳන විට වැඩිදියුණු කළ අභ්‍යන්තර නාලිකා විභේදනය25,69 දුර්වල ද්‍රව්‍ය ප්‍රවාහය සහ රළු මතුපිට වයනය26 (iii) කුඩු ඇඳ තාක්ෂණයේ කළ නොහැකි සංවේදක සෘජු බන්ධනයට පහසුකම් සපයන අඩු සැකසුම් උෂ්ණත්වය, (v) විවිධ පොදු කාබනික ද්‍රාවක සඳහා පොලිමර් මත පදනම් වූ සංරචක සංරචකවල දුර්වල යාන්ත්‍රික ගුණාංග සහ සංවේදීතාව ජය ගනී17,19.
අඛණ්ඩ ප්‍රවාහ තත්වයන් යටතේ තඹ-උත්ප්‍රේරක ඇල්කයින ඇසයිඩ් සයික්ලොඇඩිෂන් ප්‍රතික්‍රියා මාලාවක් මගින් ප්‍රතික්‍රියාකාරකයේ ක්‍රියාකාරිත්වය පෙන්නුම් කරන ලදී (රූපය 2). රූපය 4 හි විස්තර කර ඇති අතිධ්වනික මුද්‍රිත තඹ ප්‍රතික්‍රියාකාරකය වාණිජ ප්‍රවාහ පද්ධතියක් සමඟ ඒකාබද්ධ කර ඇති අතර සෝඩියම් ක්ලෝරයිඩ් ඉදිරියේ ඇසිටිලීන් සහ ඇල්කයිල් කාණ්ඩ හේලයිඩවල උෂ්ණත්ව පාලිත ප්‍රතික්‍රියාව හරහා විවිධ 1,4-වියෝජනය කරන ලද 1,2,3-ට්‍රයිසෝල් වල පුස්තකාල ඇසයිඩ් සංස්ලේෂණය කිරීමට භාවිතා කරන ලදී (රූපය 3). අඛණ්ඩ ප්‍රවාහ ප්‍රවේශයක් භාවිතා කිරීම කණ්ඩායම් ක්‍රියාවලීන්හි ඇති විය හැකි ආරක්ෂක ගැටළු අවම කරයි, මන්ද මෙම ප්‍රතික්‍රියාව ඉතා ප්‍රතික්‍රියාශීලී සහ භයානක ඇසයිඩ් අතරමැදි නිපදවයි [317], [318]. මුලදී, ප්‍රතික්‍රියාව ෆීනයිල්ඇසිටිලීන් සහ අයඩෝඊතේන් සයික්ලොඇඩිෂන් සඳහා ප්‍රශස්තිකරණය කරන ලදී (යෝජනා ක්‍රමය 1 - ෆීනයිල්ඇසිටිලීන් සහ අයඩෝඊතේන් සයික්ලොඇඩිෂන්) (රූපය 5 බලන්න).
(ඉහළ වමේ) ප්‍රශස්තිකරණය සඳහා ෆීනයිල්ඇසිටිලීන් සහ අයඩෝඊතේන් අතර හුයිස්ජන් සයික්ලොඇඩිෂන් 57 යෝජනා ක්‍රමයේ ප්‍රශස්තිකරණය කරන ලද (පහළ) යෝජනා ක්‍රමයේ ලබාගත් ප්‍රවාහ පද්ධතියට (ඉහළ දකුණේ) 3DP ප්‍රතික්‍රියාකාරකය ඇතුළත් කිරීමට භාවිතා කරන සැකසුමේ ක්‍රමලේඛනය සහ ප්‍රශස්තිකරණය කරන ලද පරාමිතීන් ප්‍රතික්‍රියා පරිවර්තන අනුපාතය පෙන්වයි.
ප්‍රතික්‍රියාකාරකයේ උත්ප්‍රේරක කොටසෙහි ප්‍රතික්‍රියාකාරකවල පදිංචි කාලය පාලනය කිරීමෙන් සහ සෘජුවම ඒකාබද්ධ කරන ලද තාපකූපල් පරීක්ෂණයක් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා උෂ්ණත්වය සමීපව නිරීක්ෂණය කිරීමෙන්, ප්‍රතික්‍රියා තත්වයන් ඉක්මනින් හා නිවැරදිව ප්‍රශස්තිකරණය කළ හැකිය, අවම කාලයක් සහ ද්‍රව්‍ය පරිභෝජනයක් සමඟ. මිනිත්තු 15 ක පදිංචි කාලයක් සහ 150 °C ප්‍රතික්‍රියා උෂ්ණත්වයක් භාවිතා කළ විට ඉහළම පරිවර්තන ලබා ගත් බව ඉක්මනින් තීරණය විය. MODDE මෘදුකාංගයේ සංගුණක සටහනෙන්, පදිංචි කාලය සහ ප්‍රතික්‍රියා උෂ්ණත්වය යන දෙකම වැදගත් ආකෘති පද ලෙස සලකනු ලබන බව දැකිය හැකිය. මෙම තෝරාගත් පද භාවිතා කරමින් බිල්ට්-ඉන් ප්‍රශස්තකරණය ක්‍රියාත්මක කිරීමෙන් ආරම්භක ද්‍රව්‍ය උච්ච ප්‍රදේශ අඩු කරන අතරම නිෂ්පාදන උච්ච ප්‍රදේශ උපරිම කිරීමට නිර්මාණය කර ඇති ප්‍රතික්‍රියා කොන්දේසි සමූහයක් ජනනය වේ.මෙම ප්‍රශස්තිකරණය ට්‍රයසෝල් නිෂ්පාදනයේ 53% පරිවර්තනයක් ලබා දුන් අතර එය 54% ක ආකෘති අනාවැකියට සමීපව ගැලපේ.
මෙම ප්‍රතික්‍රියා වලදී ශුන්‍ය-සංයුජතා තඹ පෘෂ්ඨ මත තඹ(I) ඔක්සයිඩ් (Cu2O) ඵලදායී උත්ප්‍රේරක විශේෂයක් ලෙස ක්‍රියා කළ හැකි බව පෙන්වන සාහිත්‍යය මත පදනම්ව, ප්‍රතික්‍රියාව ප්‍රවාහයේ සිදු කිරීමට පෙර ප්‍රතික්‍රියාකාරක මතුපිට පූර්ව-ඔක්සිකරණය කිරීමේ හැකියාව විමර්ශනය කරන ලදී70,71. ෆීනයිල්ඇසිටිලීන් සහ අයඩෝඊතේන් අතර ප්‍රතික්‍රියාව ප්‍රශස්ත තත්වයන් යටතේ නැවත සිදු කරන ලද අතර අස්වැන්න සංසන්දනය කරන ලදී. මෙම සූදානම ආරම්භක ද්‍රව්‍යයේ පරිවර්තනයේ සැලකිය යුතු වැඩි වීමක් ඇති කළ බව නිරීක්ෂණය කරන ලදී, එය >99% ලෙස ගණනය කරන ලදී. කෙසේ වෙතත්, HPLC විසින් නිරීක්ෂණය කිරීමෙන් පෙන්නුම් කළේ මෙම පරිවර්තනය ආසන්න වශයෙන් මිනිත්තු 90 ක් දක්වා අධික ලෙස දිගු වූ ප්‍රතික්‍රියා කාලය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කළ බවත්, එහිදී ක්‍රියාකාරිත්වය සමතලා වී "ස්ථාවර තත්වයකට" ළඟා වන බවත්ය. මෙම නිරීක්ෂණයෙන් පෙනී යන්නේ උත්ප්‍රේරක ක්‍රියාකාරිත්වයේ ප්‍රභවය ශුන්‍ය-සංයුජතා තඹ උපස්ථරයෙන් නොව මතුපිට තඹ ඔක්සයිඩ් වලින් ලබා ගන්නා බවයි. Cu ලෝහය කාමර උෂ්ණත්වයේ දී පහසුවෙන් ඔක්සිකරණය වී ස්වයං-ආරක්ෂිත ස්ථර නොවන CuO සහ Cu2O සාදයි. මෙය සම-සංයුතිය සඳහා සහායක තඹ(II) ප්‍රභවයක් එකතු කිරීමේ අවශ්‍යතාවය ඉවත් කරයි71.