Nature.com தளத்திற்கு வருகை தந்ததற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவியில் CSS-க்கான ஆதரவு குறைவாக உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்தைப் பெற, மேம்படுத்தப்பட்ட உலாவியைப் பயன்படுத்துமாறு (அல்லது இன்டர்நெட் எக்ஸ்ப்ளோரரில் இணக்கப் பயன்முறையை அணைக்குமாறு) பரிந்துரைக்கிறோம். இதற்கிடையில், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்யும் வகையில், நாங்கள் இந்தத் தளத்தை ஸ்டைல்கள் மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் காண்பிப்போம்.
சேர்க்கை உற்பத்தி முறையானது, ஆராய்ச்சியாளர்களும் தொழிலதிபர்களும் தங்களின் குறிப்பிட்ட தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வதற்காக வேதியியல் சாதனங்களை வடிவமைத்து உற்பத்தி செய்யும் முறையை மாற்றி வருகிறது. இந்த ஆய்வில், நேரடியாக ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட வினையூக்கிப் பாகங்கள் மற்றும் உணரும் கூறுகளுடன், திட-நிலை உலோகத் தகடு அடுக்குதல் நுட்பமான மீயொலி சேர்க்கை உற்பத்தி (UAM) மூலம் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு பாய்வு உலையின் முதல் உதாரணத்தை நாங்கள் தெரிவிக்கிறோம். UAM தொழில்நுட்பமானது, வேதியியல் உலைகளின் சேர்க்கை உற்பத்தியுடன் தற்போது தொடர்புடைய பல வரம்புகளைக் கடப்பது மட்டுமல்லாமல், அத்தகைய சாதனங்களின் திறன்களையும் கணிசமாக அதிகரிக்கிறது. உயிரியல் ரீதியாக முக்கியமான 1,4-இருபதிலிடப்பட்ட 1,2,3-டிரையசோல் சேர்மங்களின் ஒரு தொடரானது, UAM வேதியியல் அமைப்பைப் பயன்படுத்தி, தாமிரத்தால் தூண்டப்பட்ட ஹுய்ஸ்ஜென் 1,3-இருமுனைவு வளையக்கூட்டு வினை மூலம் வெற்றிகரமாகத் தொகுக்கப்பட்டு மேம்படுத்தப்பட்டது. UAM மற்றும் தொடர்ச்சியான பாய்வுச் செயலாக்கத்தின் தனித்துவமான பண்புகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், இந்தச் சாதனம் நடந்துகொண்டிருக்கும் வினைகளை வினையூக்கம் செய்வதோடு, வினை கண்காணிப்பு மற்றும் மேம்பாட்டிற்காக நிகழ்நேரப் பின்னூட்டத்தையும் வழங்குகிறது.
மொத்தப் பொருள்களைக் காட்டிலும் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளைக் கொண்டிருப்பதால், வேதியியல் தொகுப்பின் தேர்ந்தெடுப்புத்தன்மையையும் செயல்திறனையும் அதிகரிக்கும் திறனின் காரணமாக, பாய்வு வேதியியல் கல்வி மற்றும் தொழில்துறை அமைப்புகள் இரண்டிலும் ஒரு முக்கியமான மற்றும் வளர்ந்து வரும் துறையாக விளங்குகிறது. இது எளிய கரிம மூலக்கூறு உருவாக்கம்¹ முதல் மருந்துச் சேர்மங்கள்²,³ மற்றும் இயற்கைப் பொருள்கள்⁴,⁵,⁶ வரை பரவியுள்ளது. நுண் வேதியியல் மற்றும் மருந்துத் தொழில்களில் 50%-க்கும் மேற்பட்ட வினைகள் தொடர்ச்சியான பாய்வுச் செயலாக்கத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் பயனடையலாம்⁷.
சமீபத்திய ஆண்டுகளில், பாரம்பரிய கண்ணாடிப் பொருட்கள் அல்லது பாய்வு வேதியியல் உபகரணங்களுக்குப் பதிலாக, தனிப்பயனாக்கக்கூடிய சேர்க்கை உற்பத்தி (AM) வேதியியல் "வினைக்கலன்களை"8 பயன்படுத்தும் குழுக்களின் போக்கு அதிகரித்து வருகிறது. இந்த நுட்பங்களின் தொடர் வடிவமைப்பு, விரைவான உற்பத்தி மற்றும் முப்பரிமாண (3D) திறன்கள், ஒரு குறிப்பிட்ட வினைகள், சாதனங்கள் அல்லது நிலைமைகளுக்கு ஏற்ப தங்கள் கருவிகளைத் தனிப்பயனாக்க விரும்புவோருக்குப் பயனளிக்கின்றன. இன்றுவரை, இந்த ஆய்வு ஸ்டீரியோலித்தோகிராபி (SL)9,10,11, ஃபியூஸ்டு டெபாசிஷன் மாடலிங் (FDM)8,12,13,14 மற்றும் இன்க்ஜெட் பிரிண்டிங் 7, 15, 16 போன்ற பாலிமர் அடிப்படையிலான 3D அச்சிடும் நுட்பங்களின் பயன்பாட்டில் பிரத்தியேகமாக கவனம் செலுத்தியுள்ளது. இத்தகைய கருவிகளின் உறுதித்தன்மை இல்லாமை மற்றும் பரந்த அளவிலான வேதியியல் வினைகள்/பகுப்பாய்வுகளைச் செய்யும் திறன்17, 18, 19, 20 ஆகியவை இந்தத் துறையில் AM-ஐ பரவலாகச் செயல்படுத்துவதற்கான ஒரு முக்கிய வரம்புக் காரணியாக உள்ளது17, 18, 19, 20.
பாய்வு வேதியியலின் அதிகரித்து வரும் பயன்பாடு மற்றும் AM உடன் தொடர்புடைய சாதகமான பண்புகள் காரணமாக, மேம்பட்ட வேதியியல் மற்றும் பகுப்பாய்வுத் திறன்களுடன் பாய்வு வினைக்கலன்களை உருவாக்க பயனர்களுக்கு உதவும் மேலும் மேம்பட்ட நுட்பங்களை ஆராய வேண்டிய தேவை உள்ளது. இந்த நுட்பங்கள், பரந்த அளவிலான வினைச் சூழல்களைக் கையாளும் திறன் கொண்ட, மிகவும் உறுதியான அல்லது செயல்பாட்டுத் திறன் வாய்ந்த பலதரப்பட்ட பொருட்களிலிருந்து பயனர்கள் தேர்வுசெய்ய வழிவகை செய்ய வேண்டும். அதே நேரத்தில், வினையைக் கண்காணிப்பதற்கும் கட்டுப்படுத்துவதற்கும் ஏதுவாக, அந்தச் சாதனத்திலிருந்து பல்வேறு வகையான பகுப்பாய்வு வெளியீடுகளைப் பெறவும் அவை வழிவகுக்க வேண்டும்.
தனிப்பயனாக்கப்பட்ட இரசாயன உலைகளை உருவாக்கும் திறனைக் கொண்ட ஒரு கூட்டு உற்பத்தி செயல்முறை மீயொலி கூட்டு உற்பத்தி (UAM) ஆகும். இந்த திட-நிலை தாள் லேமினேஷன் நுட்பம், மெல்லிய உலோகத் தகடுகளில் மீயொலி அலைவுகளைப் பயன்படுத்துகிறது. இதன் மூலம், குறைந்தபட்ச மொத்த வெப்பமாக்கல் மற்றும் அதிக அளவிலான பிளாஸ்டிக் பாய்வு 21, 22, 23 உடன் அவற்றை அடுக்கு அடுக்காக ஒன்றாக இணைக்கிறது. பெரும்பாலான பிற AM தொழில்நுட்பங்களைப் போலல்லாமல், UAM-ஐ கழித்தல் உற்பத்தியுடன் நேரடியாக ஒருங்கிணைக்க முடியும். இது ஒரு கலப்பின உற்பத்தி செயல்முறை என்று அழைக்கப்படுகிறது. இதில், இடத்திலேயே செய்யப்படும் காலமுறை கணினி எண் கட்டுப்பாட்டு (CNC) அரைத்தல் அல்லது லேசர் இயந்திர வேலைப்பாடு, பிணைக்கப்பட்ட பொருளின் அடுக்கின் நிகர வடிவத்தை வரையறுக்கிறது 24, 25. இதன் பொருள், தூள் மற்றும் திரவ AM அமைப்புகளில் அடிக்கடி நிகழும் சிறிய திரவக் குழாய்களிலிருந்து எஞ்சிய மூலப்பொருளை அகற்றுவதில் உள்ள சிக்கல்களால் பயனர் கட்டுப்படுத்தப்படுவதில்லை 26, 27, 28. இந்த வடிவமைப்பு சுதந்திரம் கிடைக்கக்கூடிய பொருள் தேர்வுகளுக்கும் நீட்டிக்கப்படுகிறது – UAM ஒரே செயல்முறைப் படியில் வெப்பரீதியாக ஒத்த மற்றும் வேறுபட்ட பொருள் சேர்க்கைகளை பிணைக்க முடியும். உருகுதல் செயல்முறைக்கு அப்பாற்பட்ட பொருள் சேர்க்கைகளின் தேர்வு, குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளின் இயந்திர மற்றும் வேதியியல் தேவைகளை பூர்த்தி செய்ய முடியும் என்பதாகும். திட நிலை பிணைப்புடன் கூடுதலாக, மீயொலி பிணைப்பின் போது எதிர்கொள்ளப்படும் மற்றொரு நிகழ்வு, ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வெப்பநிலையில் பிளாஸ்டிக் பொருட்களின் அதிக ஓட்டம் ஆகும்²⁹,³⁰,³¹,³²,³³. UAM-இன் இந்த தனித்துவமான அம்சம், உலோக அடுக்குகளுக்கு இடையில் இயந்திர/வெப்ப கூறுகளை சேதமின்றி உட்பொதிப்பதை எளிதாக்குகிறது. UAM-இல் உட்பொதிக்கப்பட்ட சென்சார்கள், ஒருங்கிணைந்த பகுப்பாய்வுகள் மூலம் சாதனத்திலிருந்து பயனருக்கு நிகழ்நேர தகவல்களை வழங்குவதை எளிதாக்க முடியும்.
ஆசிரியர்களின் முந்தைய பணி32, ஒருங்கிணைந்த உணர்திறன் திறன்களுடன் கூடிய உலோக 3D நுண் பாய்மக் கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதில் UAM செயல்முறையின் திறனை நிரூபித்தது. இது ஒரு கண்காணிப்பு சாதனம் மட்டுமே. இந்தக் கட்டுரை, UAM மூலம் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு நுண் பாய்ம வேதிவினை உலையின் முதல் உதாரணத்தை முன்வைக்கிறது; இது கண்காணிப்பது மட்டுமல்லாமல், கட்டமைப்பு ரீதியாக ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட வினையூக்கிப் பொருட்கள் மூலம் வேதித் தொகுப்பையும் தூண்டும் ஒரு செயல்திறன் மிக்க சாதனமாகும். இந்தச் சாதனம், 3D வேதிச் சாதன உற்பத்தியில் UAM தொழில்நுட்பத்துடன் தொடர்புடைய பல நன்மைகளை ஒருங்கிணைக்கிறது, அவையாவன: கணினி உதவி வடிவமைப்பு (CAD) மாதிரிகளிலிருந்து முழுமையான 3D வடிவமைப்புகளை நேரடியாகப் பொருட்களாக மாற்றும் திறன்; உயர் வெப்பக் கடத்துத்திறன் மற்றும் வினையூக்கிப் பொருட்களை இணைப்பதற்கான பல-பொருள் உருவாக்கம்; மேலும், துல்லியமான வினை வெப்பநிலை கண்காணிப்பு மற்றும் கட்டுப்பாட்டிற்காக, வினைபடு பொருள்களுக்கு இடையேயான ஓட்டங்களில் வெப்ப உணர்விகள் நேரடியாகப் பொருத்தப்படுகின்றன. வினைக்கலனின் செயல்பாட்டை நிரூபிக்க, மருந்தியல் ரீதியாக முக்கியமான 1,4-இருபதிலிடப்பட்ட 1,2,3-டிரையசோல் சேர்மங்களின் ஒரு தொகுப்பு, தாமிரத்தால் வினையூக்கப்பட்ட ஹுய்ஸ்கன் 1,3-இருமுனைவு வளையக்கூட்டு வினை மூலம் தொகுக்கப்பட்டது. பொருள் அறிவியல் மற்றும் கணினி வழி வடிவமைப்பின் பயன்பாடு, பல்துறை ஆராய்ச்சியின் மூலம் வேதியியலுக்கு எவ்வாறு புதிய வாய்ப்புகளையும் சாத்தியங்களையும் திறக்க முடியும் என்பதை இந்த ஆய்வு எடுத்துக்காட்டுகிறது.
அனைத்து கரைப்பான்கள் மற்றும் வினைப்பொருட்கள் சிக்மா-ஆல்ட்ரிச், ஆல்ஃபா ஏசர், TCI அல்லது ஃபிஷர் சயின்டிஃபிக் நிறுவனங்களிடமிருந்து வாங்கப்பட்டு, முன் சுத்திகரிப்பு இன்றி பயன்படுத்தப்பட்டன. முறையே 400 MHz மற்றும் 100 MHz-இல் பதிவுசெய்யப்பட்ட 1H மற்றும் 13C NMR நிறமாலைகள், JEOL ECS-400 400 MHz நிறமாலைமானி அல்லது புரூக்கர் அவான்ஸ் II 400 MHz நிறமாலைமானி மற்றும் CDCl3 அல்லது (CD3)2SO கரைப்பானாகப் பயன்படுத்திப் பெறப்பட்டன. அனைத்து வினைகளும் யூனிக்சிஸ் ஃப்ளோசின் ஃப்ளோ கெமிஸ்ட்ரி தளத்தைப் பயன்படுத்தி நிகழ்த்தப்பட்டன.
இந்த ஆய்வில் உள்ள அனைத்து சாதனங்களையும் தயாரிக்க UAM பயன்படுத்தப்பட்டது. இந்தத் தொழில்நுட்பம் 1999-ல் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, மேலும் அதன் தொழில்நுட்ப விவரங்கள், இயக்க அளவுருக்கள் மற்றும் அதன் கண்டுபிடிப்பிற்குப் பிறகான வளர்ச்சிகளைப் பின்வரும் வெளியிடப்பட்ட ஆவணங்கள்34,35,36,37 மூலம் அறியலாம். இந்தச் சாதனம் (படம் 1), மிக அதிக சக்தி வாய்ந்த, 9kW SonicLayer 4000® UAM அமைப்பைப் (Fabrisonic, OH, USA) பயன்படுத்திச் செயல்படுத்தப்பட்டது. பாய்வுச் சாதனத்தைத் தயாரிப்பதற்காகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பொருட்கள் Cu-110 மற்றும் Al 6061 ஆகும். Cu-110 அதிக செம்பு உள்ளடக்கத்தைக் (குறைந்தது 99.9% செம்பு) கொண்டுள்ளது, இது செம்பு-ஊக்க வினைகளுக்கு ஒரு சிறந்த தேர்வாக அமைகிறது, எனவே இது ஒரு நுண்வினைக்கலனுக்குள் "செயல்பாட்டு அடுக்காக" பயன்படுத்தப்படுகிறது. Al 6061 O ஒரு "மொத்த" பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் இது பகுப்பாய்விற்குப் பயன்படுத்தப்படும் உட்பொதிப்பு அடுக்காகவும், Cu-110 அடுக்குடன் இணைக்கப்பட்ட கலப்புலோகத் துணைக்கூறு உட்பொதிப்பு மற்றும் பதப்படுத்தப்பட்ட நிலையாகவும் உள்ளது. Al 6061 O என்பது ஒரு பொருளாகும், இது UAM செயல்முறைகளுடன்38, 39, 40, 41 மிகவும் இணக்கமானது மற்றும் இந்தப் பணியில் பயன்படுத்தப்படும் வினைப்பொருட்களுடன் வேதியியல் ரீதியாக நிலையானது என சோதிக்கப்பட்டு கண்டறியப்பட்டுள்ளது. Al 6061 O உடன் Cu-110 இன் கலவையானது UAM க்கு இணக்கமான பொருள் கலவையாகவும் கருதப்படுகிறது, எனவே இது இந்த ஆய்வுக்கு பொருத்தமான பொருளாகும். 38,42 இந்த சாதனங்கள் கீழே உள்ள அட்டவணை 1 இல் பட்டியலிடப்பட்டுள்ளன.
உலை தயாரிப்பு நிலைகள் (1) Al 6061 அடித்தளம் (2) செப்புத் தகட்டிற்கு கீழ் சேனல் தொகுப்பை உருவாக்குதல் (3) அடுக்குகளுக்கு இடையில் தெர்மோகப்பிள்களைப் பதித்தல் (4) மேல் சேனல் (5) உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு (6) மோனோலிதிக் உலை.
பாய்மப் பாதையின் வடிவமைப்புத் தத்துவம் என்பது, சிப்பை கையாளக்கூடிய அளவில் வைத்திருக்கும் அதே வேளையில், சிப்பிற்குள் பாய்மம் பயணிக்கும் தூரத்தை அதிகரிக்க ஒரு சிக்கலான பாதையைப் பயன்படுத்துவதாகும். வினையூக்கி/வினைபடு பொருளின் இடைவினை நேரத்தை அதிகரிக்கவும், சிறந்த விளைபொருள் மகசூலை வழங்கவும் இந்தத் தூர அதிகரிப்பு விரும்பத்தக்கது. சாதனத்திற்குள் கொந்தளிப்பான கலவையைத் தூண்டுவதற்கும், மேற்பரப்புடன் (வினையூக்கி) பாய்மத்தின் தொடர்பு நேரத்தை அதிகரிப்பதற்கும், இந்தச் சிப்புகள் நேரான பாதையின் முனைகளில் 90° வளைவுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. அடையக்கூடிய கலவையை மேலும் அதிகரிக்க, நெளிவுசுளிவான கலவைப் பகுதிக்குள் நுழைவதற்கு முன்பு, Y-சந்திப்பில் இணைக்கப்பட்ட இரண்டு வினைபடு பொருள் உள்ளீடுகளை இந்த உலை வடிவமைப்பு கொண்டுள்ளது. பாய்ம ஓட்டம் அதன் பயணத்தின் பாதியில் குறுக்கிடும் மூன்றாவது உள்ளீடு, எதிர்கால பல-படி வினைத் தொகுப்புகளின் வடிவமைப்பில் சேர்க்கப்பட்டுள்ளது.
அனைத்து சேனல்களும் ஒரு சதுர வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளன (சாய்வுக் கோணங்கள் இல்லை), இது சேனல் வடிவவியலை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் சீரான இடைவெளியில் செய்யப்படும் CNC மில்லிங்கின் விளைவாகும். சேனலின் பரிமாணங்கள், ஒரு மைக்ரோரியாக்டருக்கு அதிக கன அளவு வெளியீட்டை உறுதி செய்வதற்காகவும், அதே நேரத்தில் உள்ளடக்கப்பட்டுள்ள பெரும்பாலான திரவங்களுக்கான மேற்பரப்பு இடைவினைகளை (வினையூக்கிகள்) எளிதாக்கும் அளவுக்குச் சிறியதாகவும் இருக்கும் வகையில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த வினைக்கான உலோக-திரவ சாதனங்களில் ஆசிரியர்களின் கடந்தகால அனுபவத்தின் அடிப்படையில் பொருத்தமான அளவு தீர்மானிக்கப்படுகிறது. இறுதி சேனலின் உள் பரிமாணங்கள் 750 µm x 750 µm ஆகவும், மொத்த ரியாக்டர் கன அளவு 1 ml ஆகவும் இருந்தது. வணிக ரீதியான ஃப்ளோ கெமிஸ்ட்ரி உபகரணங்களுடன் சாதனத்தை எளிதாக இணைக்க அனுமதிக்கும் வகையில், ஒரு ஒருங்கிணைந்த இணைப்பான் (1/4″—28 UNF த்ரெட்) வடிவமைப்பில் சேர்க்கப்பட்டுள்ளது. சேனலின் அளவு, ஃபாயில் பொருளின் தடிமன், அதன் இயந்திர பண்புகள் மற்றும் அல்ட்ராசோனிக்ஸுடன் பயன்படுத்தப்படும் பிணைப்பு அளவுருக்கள் ஆகியவற்றால் வரையறுக்கப்படுகிறது. கொடுக்கப்பட்ட ஒரு பொருளுக்கு ஒரு குறிப்பிட்ட அகலத்தில், அந்தப் பொருள் உருவாக்கப்பட்ட சேனலுக்குள் "தொய்வடையும்". இந்தக் கணக்கீட்டிற்கு தற்போது குறிப்பிட்ட மாதிரி எதுவும் இல்லை, எனவே கொடுக்கப்பட்ட ஒரு பொருள் மற்றும் வடிவமைப்பிற்கான அதிகபட்ச சேனல் அகலம் சோதனை மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது; இந்த நிலையில், 750 μm அகலம் தொய்வை ஏற்படுத்தாது.
ஒரு சதுர வெட்டியைப் பயன்படுத்தி கால்வாயின் வடிவம் (சதுரம்) தீர்மானிக்கப்படுகிறது. வெவ்வேறு பாய்வு விகிதங்கள் மற்றும் பண்புகளைப் பெறுவதற்காக, CNC இயந்திரங்களைப் பயன்படுத்தி பல்வேறு வெட்டுக் கருவிகளால் கால்வாய்களின் வடிவத்தையும் அளவையும் மாற்றியமைக்க முடியும். 125 μm கருவியைப் பயன்படுத்தி ஒரு வளைந்த வடிவ கால்வாயை உருவாக்குவதற்கான உதாரணத்தை மோனகன்45-இன் படைப்பில் காணலாம். படல அடுக்கு ஒரு சமதள முறையில் படியவைக்கப்படும்போது, ​​கால்வாய்களின் மீதுள்ள படலப் பொருளின் மேலடுக்கு ஒரு தட்டையான (சதுர) மேற்பரப்பைக் கொண்டிருக்கும். இந்தப் படைப்பில், கால்வாயின் சமச்சீர் தன்மையைப் பராமரிப்பதற்காக, ஒரு சதுர வடிவம் பயன்படுத்தப்பட்டது.
உற்பத்தியில் முன்கூட்டியே திட்டமிடப்பட்ட இடைநிறுத்தத்தின் போது, ​​தெர்மோகப்பிள் வெப்பநிலை ஆய்வுக்கருவிகள் (வகை K) சாதனத்தின் மேல் மற்றும் கீழ் சேனல் குழுக்களுக்கு இடையில் நேரடியாகப் பதிக்கப்படுகின்றன (படம் 1 – நிலை 3). இந்த தெர்மோகப்பிள்கள் −200 முதல் 1350 °C வரையிலான வெப்பநிலை மாற்றங்களைக் கண்காணிக்க முடியும்.
25.4 மிமீ அகலமும், 150 மைக்ரான் தடிமனும் கொண்ட உலோகத் தகட்டைப் பயன்படுத்தி, UAM ஹார்ன் மூலம் உலோகப் படிவு செயல்முறை செய்யப்படுகிறது. இந்தத் தகடு அடுக்குகள், முழு கட்டுமானப் பகுதியையும் மூடும் வகையில், தொடர்ச்சியான அருகருகே உள்ள பட்டைகளாகப் பிணைக்கப்படுகின்றன. கழித்தல் செயல்முறை இறுதி நிகர வடிவத்தை உருவாக்குவதால், படியவைக்கப்பட்ட பொருளின் அளவு இறுதித் தயாரிப்பை விடப் பெரியதாக உள்ளது. உபகரணத்தின் வெளிப்புற மற்றும் உட்புற விளிம்புகளை இயந்திரமயமாக்க CNC இயந்திர வேலைப்பாடு பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதன் விளைவாக உபகரணம் மற்றும் சேனல்களின் மேற்பரப்பு பூச்சு, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட கருவி மற்றும் CNC செயல்முறை அளவுருக்களுக்கு (இந்த எடுத்துக்காட்டில் தோராயமாக 1.6 μm Ra) சமமாக அமைகிறது. பரிமாணத் துல்லியம் பராமரிக்கப்படுவதையும், முடிக்கப்பட்ட பாகம் CNC ஃபினிஷ் மில்லிங் துல்லிய நிலைகளை அடைவதையும் உறுதி செய்வதற்காக, சாதன உற்பத்தி செயல்முறை முழுவதும் தொடர்ச்சியான, இடைவிடாத மீயொலி பொருள் படியவைப்பு மற்றும் இயந்திர வேலைப்பாடு சுழற்சிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்தச் சாதனத்திற்குப் பயன்படுத்தப்படும் சேனல் அகலம், படலப் பொருள் திரவ சேனலுக்குள் "தொய்வடையாமல்" இருப்பதை உறுதிசெய்யும் அளவுக்குச் சிறியதாக உள்ளது, எனவே சேனல் ஒரு சதுர குறுக்குவெட்டைப் பராமரிக்கிறது. படலப் பொருள் மற்றும் UAM செயல்முறை அளவுருக்களில் ஏற்படக்கூடிய இடைவெளிகள் ஒரு உற்பத்தி கூட்டாளரால் (ஃபேப்ரிசோனிக் LLC, USA) சோதனை ரீதியாகத் தீர்மானிக்கப்பட்டன.
கூடுதல் வெப்பச் சிகிச்சை இல்லாமல் UAM பிணைப்பு இடைமுகத்தில் 46, 47 மிகக் குறைந்த தனிமப் பரவலே நிகழ்கிறது என்று ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன, எனவே இந்தப் பணியில் உள்ள சாதனங்களில், Cu-110 அடுக்கு Al 6061 அடுக்கிலிருந்து தனித்து நிற்கிறது மற்றும் திடீரென மாறுகிறது.
முன்-அளவீடு செய்யப்பட்ட 250 psi (1724 kPa) பின் அழுத்த சீராக்கியை (BPR) உலைக்கலனின் வெளியேறும் வழியில் பொருத்தி, உலைக்கலன் வழியாக நிமிடத்திற்கு 0.1 முதல் 1 மிலி என்ற விகிதத்தில் நீரைச் செலுத்தவும். அமைப்பானது ஒரு நிலையான சீரான அழுத்தத்தைப் பராமரிக்க முடியும் என்பதைச் சரிபார்க்க, ஃப்ளோசின் உள்ளமைக்கப்பட்ட அமைப்பு அழுத்த உணரியைப் பயன்படுத்தி உலைக்கலன் அழுத்தம் கண்காணிக்கப்பட்டது. உலைக்கலனுக்குள் பதிக்கப்பட்ட தெர்மோகப்பிள்களுக்கும், ஃப்ளோசின் சிப் வெப்பமூட்டும் தட்டில் பதிக்கப்பட்ட தெர்மோகப்பிள்களுக்கும் இடையே உள்ள வேறுபாடுகளைக் கண்டறிவதன் மூலம், பாய்வு உலைக்கலன் முழுவதும் ஏற்படக்கூடிய வெப்பநிலை சரிவுகள் சோதிக்கப்பட்டன. நிரல்படுத்தக்கூடிய சூடேற்றும் தட்டின் வெப்பநிலையை 100 முதல் 150 °C வரை 25 °C அதிகரிப்புகளில் மாற்றி, நிரல்படுத்தப்பட்ட மற்றும் பதிவுசெய்யப்பட்ட வெப்பநிலைகளுக்கு இடையே உள்ள வேறுபாடுகளைக் குறித்துக்கொள்வதன் மூலம் இது அடையப்பட்டது. இது ஒரு tc-08 தரவுப் பதிவி (பிகோடெக், கேம்பிரிட்ஜ், இங்கிலாந்து) மற்றும் அதனுடன் இணைந்த பிகோலாக் மென்பொருளைப் பயன்படுத்தி அடையப்பட்டது.
ஃபீனைல்அசிட்டிலீன் மற்றும் அயோடோஈதேன் ஆகியவற்றின் வளையக்கூட்டு வினை நிலைமைகள் உகந்ததாக்கப்பட்டன (திட்டம் 1- ஃபீனைல்அசிட்டிலீன் மற்றும் அயோடோஈதேன் ஆகியவற்றின் வளையக்கூட்டு வினை). இந்த உகந்ததாக்கமானது, அல்கைன்:அசைடு விகிதத்தை 1:2 என நிலைநிறுத்திக்கொண்டு, வெப்பநிலை மற்றும் தங்கு நேரத்தை மாறும் அளவுருக்களாகப் பயன்படுத்தி, முழு காரணிய பரிசோதனை வடிவமைப்பு (DOE) அணுகுமுறையின் மூலம் நிகழ்த்தப்பட்டது.
சோடியம் அசைடு (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), அயோடோஈதேன் (0.25 M, DMF) மற்றும் ஃபீனைல்அசிட்டிலீன் (0.125 M, DMF) ஆகியவற்றின் தனித்தனி கரைசல்கள் தயாரிக்கப்பட்டன. ஒவ்வொரு கரைசலிலிருந்தும் 1.5 மிலி அளவு கலக்கப்பட்டு, விரும்பிய பாய்வு விகிதம் மற்றும் வெப்பநிலையில் வினைக்கலன் வழியாக செலுத்தப்பட்டது. மாதிரிப் பிரதிபலிப்பானது, டிரையசோல் விளைபொருளுக்கும் ஃபீனைல்அசிட்டிலீன் தொடக்கப் பொருளுக்கும் இடையிலான சிகரப் பரப்பு விகிதமாக எடுத்துக்கொள்ளப்பட்டு, உயர் செயல்திறன் திரவ நிறப்பிரிகை (HPLC) மூலம் தீர்மானிக்கப்பட்டது. பகுப்பாய்வின் நிலைத்தன்மைக்காக, வினைக்கலவை வினைக்கலனை விட்டு வெளியேறிய உடனேயே அனைத்து வினைகளும் மாதிரி எடுக்கப்பட்டன. உகப்பாக்கத்திற்காகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட அளவுரு வரம்புகள் அட்டவணை 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.
குவாட்டர்னரி பம்ப், காலம் ஓவன், மாறுபடும் அலைநீள UV டிடெக்டர் மற்றும் ஆட்டோசாம்பிளர் ஆகியவற்றைக் கொண்ட குரோமாஸ்டர் HPLC அமைப்பைப் (VWR, PA, USA) பயன்படுத்தி அனைத்து மாதிரிகளும் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன. காலம் என்பது ஈக்விவலன்ஸ் 5 C18 (VWR, PA, USA) ஆகும், இது 4.6 × 100 மிமீ அளவு, 5 µm துகள் அளவு கொண்டது மற்றும் 40 °C வெப்பநிலையில் பராமரிக்கப்பட்டது. கரைப்பான் ஐசோக்ராடிக் 50:50 மெத்தனால்:நீர் ஆகும், இதன் பாய்வு விகிதம் 1.5 மி.லி.நிமி-1 ஆகும். உட்செலுத்தும் அளவு 5 µL ஆகவும், டிடெக்டர் அலைநீளம் 254 nm ஆகவும் இருந்தது. DOE மாதிரிக்கான % சிகரப் பரப்பு, எஞ்சிய அல்கைன் மற்றும் டிரையாசோல் விளைபொருட்களின் சிகரப் பரப்புகளில் இருந்து மட்டுமே கணக்கிடப்பட்டது. தொடக்கப் பொருளை உட்செலுத்துவது தொடர்புடைய சிகரங்களை அடையாளம் காண உதவுகிறது.
வினைக்கலன் பகுப்பாய்வு வெளியீட்டை MODDE DOE மென்பொருளுடன் (Umetrics, Malmö, Sweden) இணைத்ததன் மூலம், முடிவுகளின் போக்குகளை முழுமையாகப் பகுப்பாய்வு செய்யவும், இந்த வளையக்கூட்டு வினைக்கான உகந்த வினை நிலைமைகளைத் தீர்மானிக்கவும் முடிந்தது. உள்ளமைக்கப்பட்ட உகப்பாக்கியை இயக்கி, அனைத்து முக்கிய மாதிரி உறுப்புகளையும் தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலம், தொடக்கப் பொருளான அசிட்டிலீனின் சிகரப் பரப்பைக் குறைக்கும் அதே வேளையில், விளைபொருளின் சிகரப் பரப்பை அதிகப்படுத்தும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு தொகுதி வினை நிலைமைகள் கிடைக்கின்றன.
ஒவ்வொரு டிரையாசோல் சேர்மத் தொகுப்பையும் தயாரிப்பதற்கு முன்னர், வினை அறையின் வழியே பாயும் ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு (36%) கரைசலைப் (பாய்வு விகிதம் = 0.4 மி.லி/நிமிடம், தங்கு நேரம் = 2.5 நிமிடம்) பயன்படுத்தி, வினைவேக வினை அறையின் உள்ளே மேற்பரப்பு தாமிரத்தின் ஆக்சிஜனேற்றம் நிகழ்த்தப்பட்டது.
உகந்த நிபந்தனைகளின் தொகுப்பு அடையாளம் காணப்பட்டவுடன், ஒரு சிறிய நூலகத் தொகுப்பைத் தொகுப்பதற்கு ஏதுவாக, அவை பலவிதமான அசிட்டிலீன் மற்றும் ஹாலோஅல்கேன் வழிப்பொருட்களுக்குப் பயன்படுத்தப்பட்டன. இதன்மூலம், இந்த நிபந்தனைகளை பரந்த அளவிலான சாத்தியமான வினைப்பொருட்களுக்குப் பயன்படுத்தும் திறன் நிறுவப்பட்டது (படம் 1).2).
சோடியம் அசைடு (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), ஹாலோஅல்கேன்கள் (0.25 M, DMF) மற்றும் அல்கைன்கள் (0.125 M, DMF) ஆகியவற்றின் தனித்தனி கரைசல்களைத் தயாரிக்கவும். ஒவ்வொரு கரைசலிலிருந்தும் 3 மிலி அளவுகள் கலக்கப்பட்டு, 75 µL.min-1 மற்றும் 150 °C வெப்பநிலையில் வினைக்கலன் வழியாகச் செலுத்தப்பட்டன. மொத்தக் கனஅளவும் ஒரு குப்பியில் சேகரிக்கப்பட்டு, 10 மிலி எத்தில் அசிட்டேட்டுடன் நீர்க்கப்பட்டது. மாதிரி கரைசல் 3 × 10 மிலி நீரால் கழுவப்பட்டது. நீர் அடுக்குகளை ஒன்றிணைத்து, 10 மிலி எத்தில் அசிட்டேட்டுடன் பிரித்தெடுக்கப்பட்டது; பின்னர் கரிம அடுக்குகளை ஒன்றாக இணைத்து, 3 x 10 மிலி உப்புக் கரைசலால் கழுவி, MgSO4 மீது உலர்த்தி, வடிகட்டப்பட்டது. அதன்பின், வெற்றிடத்தில் கரைப்பான் அகற்றப்பட்டது. HPLC, 1H NMR, 13C NMR மற்றும் உயர் தெளிவுத்திறன் நிறை நிறமாலையியல் (HR-MS) ஆகியவற்றின் கலவையைக் கொண்டு பகுப்பாய்வு செய்வதற்கு முன்னர், மாதிரிகள் எத்தில் அசிடேட்டைப் பயன்படுத்தி சிலிக்கா ஜெல் மீது நெடுவரிசை நிறப்பிரிகை மூலம் தூய்மைப்படுத்தப்பட்டன.
அனைத்து நிறமாலைகளும், அயனியாக்க மூலமாக ESI-ஐக் கொண்ட தெர்மோஃபிஷர் பிரசிஷன் ஆர்பிட்ராப் ரெசல்யூஷன் மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரைப் பயன்படுத்திப் பெறப்பட்டன. அனைத்து மாதிரிகளும் அசிட்டோநைட்ரைலைக் கரைப்பானாகப் பயன்படுத்தித் தயாரிக்கப்பட்டன.
அலுமினியம் தாங்கிய சிலிக்கா தகடுகளில் TLC பகுப்பாய்வு மேற்கொள்ளப்பட்டது. புற ஊதா ஒளி (254 nm) அல்லது வெண்ணிலின் சாயமேற்றல் மற்றும் வெப்பமூட்டல் மூலம் தகடுகள் காட்சிப்படுத்தப்பட்டன.
அனைத்து மாதிரிகளும், ஆட்டோசாம்பிளர், காலம் ஓவன் பைனரி பம்ப் மற்றும் ஒற்றை அலைநீள டிடெக்டர் ஆகியவற்றைக் கொண்ட VWR குரோமாஸ்டர் (VWR இன்டர்நேஷனல் லிமிடெட், லெய்டன் பஸார்ட், இங்கிலாந்து) அமைப்பைப் பயன்படுத்தி பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன. பயன்படுத்தப்பட்ட காலம், ACE ஈக்விவலன்ஸ் 5 C18 (150 × 4.6 மிமீ, அட்வான்ஸ்டு குரோமட்டோகிராபி டெக்னாலஜிஸ் லிமிடெட், அபெர்டீன், ஸ்காட்லாந்து) ஆகும்.
நீர்த்த கச்சா வினைக்கலவையிலிருந்து (1:10 நீர்த்தல்) நேரடியாக ஊசி மருந்துகள் (5 µL) எடுக்கப்பட்டு, நீர்:மெத்தனால் (50:50 அல்லது 70:30) கொண்டு பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன. இருப்பினும், சில மாதிரிகளுக்கு மட்டும் 70:30 கரைப்பான் அமைப்பு (நட்சத்திர எண்ணால் குறிக்கப்படுகிறது) 1.5 mL/min பாய்வு விகிதத்தில் பயன்படுத்தப்பட்டது. பத்தி 40 °C வெப்பநிலையில் வைக்கப்பட்டது. கண்டறியும் கருவியின் அலைநீளம் 254 nm ஆகும்.
மாதிரியின் % உச்சப் பரப்பானது, எஞ்சிய அல்கைன், டிரையாசோல் விளைபொருள் ஆகியவற்றின் உச்சப் பரப்புகளிலிருந்தும், தொடக்கப் பொருளை உட்செலுத்துவதன் மூலமும் கணக்கிடப்பட்டது, இது தொடர்புடைய உச்சங்களை அடையாளம் காண உதவியது.
அனைத்து மாதிரிகளும் தெர்மோ ஐகேப் 6000 ஐசிபி-ஓஇஎஸ் (Thermo iCAP 6000 ICP-OES) கருவியைப் பயன்படுத்தி பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன. அனைத்து அளவுத்திருத்தத் தரநிலைகளும் 2% நைட்ரிக் அமிலத்தில் (SPEX Certi Prep) உள்ள 1000 ppm Cu தரநிலைக் கரைசலைப் பயன்படுத்தித் தயாரிக்கப்பட்டன. அனைத்துத் தரநிலைகளும் 5% டிஎம்எஃப் (DMF) மற்றும் 2% எச்என்ஓ3 (HNO3) கரைசலில் தயாரிக்கப்பட்டன, மேலும் அனைத்து மாதிரிகளும் மாதிரி டிஎம்எஃப்-எச்என்ஓ3 கரைசலில் 20 மடங்கு நீர்க்கப்பட்டன.
இறுதி அசெம்பிளியை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் உலோகத் தகடுப் பொருளைப் பிணைப்பதற்கான ஒரு நுட்பமாக UAM மீயொலி உலோகப் பற்றவைப்பைப் பயன்படுத்துகிறது. மீயொலி உலோகப் பற்றவைப்பானது, பொருளை அதிர்வுறச் செய்யும் அதே வேளையில், பிணைக்கப்பட வேண்டிய தகடு அடுக்கு/முன்னர் திடப்படுத்தப்பட்ட அடுக்கின் மீது அழுத்தத்தைப் பிரயோகிக்க, அதிர்வுறும் உலோகக் கருவியைப் (ஹார்ன் அல்லது மீயொலி ஹார்ன் என்று அழைக்கப்படுகிறது) பயன்படுத்துகிறது. தொடர்ச்சியான செயல்பாட்டிற்காக, சோனோட்ரோடு உருளை வடிவத்தில் இருந்து, பொருளின் மேற்பரப்பில் உருண்டு, முழுப் பகுதியையும் பிணைக்கிறது. அழுத்தம் மற்றும் அதிர்வு பிரயோகிக்கப்படும்போது, ​​பொருளின் மேற்பரப்பில் உள்ள ஆக்சைடுகள் விரிசல் அடையலாம். தொடர்ச்சியான அழுத்தம் மற்றும் அதிர்வு, பொருளின் சொரசொரப்பான பகுதிகள் சரிந்து விழக் காரணமாகலாம். பின்னர், உள்ளூரில் தூண்டப்பட்ட வெப்பம் மற்றும் அழுத்தத்துடனான நெருங்கிய தொடர்பு, பொருள் இடைமுகங்களில் திட-நிலை பிணைப்பிற்கு வழிவகுக்கிறது; மேற்பரப்பு ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் மூலம் இது ஒட்டுதலுக்கு உதவவும் கூடும்⁴⁸. இந்தப் பிணைப்பு வழிமுறையின் தன்மையானது, மற்ற சேர்க்கை உற்பத்தி நுட்பங்களில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ள மாறுபடும் உருகு வெப்பநிலை மற்றும் உயர் வெப்பநிலை பின்விளைவுகள் தொடர்பான பல சிக்கல்களைச் சமாளிக்கிறது. இது, வெவ்வேறு பொருட்களின் பல அடுக்குகளை ஒரே ஒருங்கிணைந்த கட்டமைப்பாக நேரடியாகப் பிணைக்க (அதாவது, மேற்பரப்பு மாற்றம், நிரப்பிகள் அல்லது பசைகள் இல்லாமல்) அனுமதிக்கிறது.
UAM-க்கான இரண்டாவது சாதகமான காரணி, உலோகப் பொருட்களின் உருகுநிலைக்குக் கீழே உள்ள குறைந்த வெப்பநிலையிலும் கூட, உலோகப் பொருட்களில் காணப்படும் உயர் அளவிலான பிளாஸ்டிக் பாய்வு ஆகும். மீயொலி அலைவு மற்றும் அழுத்தத்தின் கலவையானது, பாரம்பரியமாக மொத்தப் பொருட்களுடன் தொடர்புடைய பெரிய வெப்பநிலை அதிகரிப்பு இல்லாமல், உயர் அளவிலான உள்ளூர் தானிய எல்லை இடப்பெயர்வு மற்றும் மறுபடிகமாக்கலைத் தூண்டுகிறது. இறுதி அசெம்பிளியின் கட்டுமானத்தின் போது, ​​இந்த நிகழ்வைப் பயன்படுத்தி, உலோகத் தகடுகளின் அடுக்குகளுக்கு இடையில், அடுக்குக்கு அடுக்காக, செயல்திறன் மிக்க மற்றும் செயலற்ற கூறுகளைப் பதிக்க முடியும். ஒளியிழைகள் 49, வலுவூட்டல்கள் 46, மின்னணுவியல் 50, மற்றும் தெர்மோகப்பிள்கள் (இந்த ஆய்வு) போன்ற கூறுகள் அனைத்தும், செயல்திறன் மிக்க மற்றும் செயலற்ற கலப்பு அசெம்பிளிகளை உருவாக்க, UAM கட்டமைப்புகளில் வெற்றிகரமாகப் பதிக்கப்பட்டுள்ளன.
இந்த ஆய்வில், மிகச்சிறந்த வினையூக்க வெப்பநிலை கண்காணிப்பு நுண்வினைக்கலனை உருவாக்குவதற்காக, UAM-இன் வெவ்வேறு பொருள் பிணைப்பு மற்றும் இடைச்செருகல் சாத்தியக்கூறுகள் இரண்டும் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன.
பல்லேடியம் (Pd) மற்றும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் பிற உலோக வினையூக்கிகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​தாமிர (Cu) வினையூக்கத்திற்குப் பல நன்மைகள் உள்ளன: (i) பொருளாதார ரீதியாக, வினையூக்கத்தில் பயன்படுத்தப்படும் பல உலோகங்களை விட தாமிரம் விலை குறைவானது, எனவே இது இரசாயன செயலாக்கத் தொழிலுக்கு ஒரு கவர்ச்சிகரமான தேர்வாகும். (ii) தாமிரத்தால் வினையூக்கப்படும் குறுக்கு-இணைப்பு வினைகளின் வரம்பு அதிகரித்து வருகிறது மற்றும் Pd-அடிப்படையிலான வழிமுறைகளுக்கு ஓரளவு நிரப்புவதாகத் தோன்றுகிறது51,52,53. (iii) பிற லிகண்டுகள் இல்லாத நிலையிலும் தாமிரத்தால் வினையூக்கப்படும் வினைகள் நன்றாகச் செயல்படுகின்றன. இந்த லிகண்டுகள் பெரும்பாலும் கட்டமைப்பு ரீதியாக எளிமையானவை மற்றும் விரும்பினால் விலை மலிவானவை, அதேசமயம் Pd வேதியியலில் பயன்படுத்தப்படுபவை பெரும்பாலும் சிக்கலானவை, விலை உயர்ந்தவை மற்றும் காற்றில் எளிதில் பாதிப்படையக்கூடியவை. (iv) தாமிரம், குறிப்பாக தொகுப்பு வினைகளில் அல்கைன்களைப் பிணைக்கும் திறனுக்காக அறியப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, இரு உலோகங்களால் வினையூக்கப்படும் சோனோகாஷிரா இணைப்பு மற்றும் அசைடுகளுடனான வளையக்கூட்டு வினை (கிளிக் வேதியியல்). (v) உல்மன் வகை வினைகளில் பல நியூக்ளியோஃபைல்களின் அரியலேற்றத்தை ஊக்குவிக்கும் திறனையும் தாமிரம் கொண்டுள்ளது.
இந்த அனைத்து வினைகளின் பல்லினமயமாக்கலுக்கான எடுத்துக்காட்டுகள் சமீபத்தில் Cu(0) முன்னிலையில் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளன. இது பெரும்பாலும் மருந்துத் தொழில் மற்றும் உலோக வினையூக்கி மீட்பு மற்றும் மறுபயன்பாட்டில் அதிகரித்து வரும் கவனம் காரணமாகும்55,56.
1960களில் ஹுய்ஸ்ஜென் என்பவரால் முன்னோடியாகக் கொண்டுவரப்பட்ட57, அசிட்டிலீன் மற்றும் அசைடுக்கு இடையேயான 1,2,3-டிரையசோலுக்கான 1,3-இருமுனைவுக் வளையக்கூட்டு வினையானது ஒரு ஒத்திசைவான செயல்விளக்க வினையாகக் கருதப்படுகிறது. இதன் விளைவாக உருவாகும் 1,2,3 டிரையசோல் பகுதிகள், அவற்றின் உயிரியல் பயன்பாடுகள் மற்றும் பல்வேறு சிகிச்சை முகவர்களில் பயன்படுத்தப்படுவதன் காரணமாக, மருந்து கண்டுபிடிப்புத் துறையில் மருந்தியல் கூறுகளாக (pharmacophore) சிறப்பு முக்கியத்துவம் பெறுகின்றன58.
ஷார்ப்லெஸ் மற்றும் பிறர் “கிளிக் கெமிஸ்ட்ரி”59 என்ற கருத்தை அறிமுகப்படுத்தியபோது இந்த வினை மீண்டும் கவனத்திற்கு வந்தது. “கிளிக் கெமிஸ்ட்ரி” என்ற சொல், ஹெட்டிரோஅடோம் இணைப்பு (CXC)60 வழியாக புதிய சேர்மங்கள் மற்றும் கூட்டு நூலகங்களை விரைவாகத் தொகுப்பதற்கான ஒரு வலுவான, நம்பகமான மற்றும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வினைகளின் தொகுப்பை விவரிக்கப் பயன்படுகிறது. இந்த வினைகளின் தொகுப்பு ரீதியான ஈர்ப்பு, அவற்றுடன் தொடர்புடைய அதிக விளைச்சல், எளிமையான வினை நிலைமைகள், ஆக்ஸிஜன் மற்றும் நீர் எதிர்ப்புத்தன்மை, மற்றும் எளிமையான தயாரிப்புப் பிரிப்பு61 ஆகியவற்றிலிருந்து உருவாகிறது.
பாரம்பரியமான ஹுய்ஸ்கன் 1,3-இருமுனை வளையக்கூட்டுவினை "கிளிக் வேதியியல்" வகையைச் சார்ந்தது அல்ல. இருப்பினும், வினையூக்கி இல்லாத 1,3-இருமுனை வளையக்கூட்டுவினையுடன் 62,63 ஒப்பிடும்போது, ​​Cu(I) முன்னிலையில் இந்த அசைடு-அல்கைன் இணைப்பு நிகழ்வு 107 முதல் 108 வரை குறிப்பிடத்தக்க வேக முடுக்கத்திற்கு உட்படுகிறது என்பதை மெடல் மற்றும் ஷார்ப்லெஸ் நிரூபித்தனர். இந்த மேம்படுத்தப்பட்ட வினை வழிமுறைக்கு பாதுகாப்பு குழுக்களோ அல்லது கடுமையான வினை நிலைமைகளோ தேவையில்லை, மேலும் இது ஒரு கால அளவில் (படம் 3) 1,4-இருபதிலிடப்பட்ட 1,2,3-டிரையசோல்களாக (எதிர்-1,2,3-டிரையசோல்) கிட்டத்தட்ட முழுமையான மாற்றத்தையும் தேர்ந்தெடுக்கும் தன்மையையும் அளிக்கிறது.
வழக்கமான மற்றும் தாமிரத்தால் வினையூக்கப்பட்ட ஹுய்ஸ்ஜென் வளையக்கூட்டு வினைகளின் ஐசோமெட்ரிக் முடிவுகள். Cu(I)-வினையூக்கப்பட்ட ஹுய்ஸ்ஜென் வளையக்கூட்டு வினைகள் 1,4-இருபதிலிடப்பட்ட 1,2,3-டிரையசோல்களை மட்டுமே விளைவிக்கின்றன, அதேசமயம் வெப்பத்தால் தூண்டப்பட்ட ஹுய்ஸ்ஜென் வளையக்கூட்டு வினைகள் பொதுவாக அசோல்களின் ஸ்டீரியோஐசோமர்களின் 1:1 கலவையான 1,4- மற்றும் 1,5-டிரையசோல்களை விளைவிக்கின்றன.
பெரும்பாலான நெறிமுறைகள், CuSO4-ஐ ஒடுக்குதல் அல்லது சோடியம் உப்புகளுடன் Cu(II)/Cu(0) இனங்களின் இணைச் சேர்க்கை போன்ற நிலையான Cu(II) மூலங்களின் ஒடுக்கத்தை உள்ளடக்கியுள்ளன. மற்ற உலோக-ஊக்க வினைகளுடன் ஒப்பிடுகையில், Cu(I)-ஐப் பயன்படுத்துவது மலிவானது மற்றும் கையாளுவதற்கு எளிதானது போன்ற முக்கிய நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது.
வோரல் மற்றும் குழுவினரால் மேற்கொள்ளப்பட்ட இயக்கவியல் மற்றும் ஐசோடோபிக் குறியீட்டு ஆய்வுகள் 65, முனைய அல்கைன்களின் விஷயத்தில், அசைடுக்கு எதிரான ஒவ்வொரு மூலக்கூறின் வினைத்திறனையும் செயல்படுத்துவதில் இரண்டு சமமான தாமிரம் ஈடுபட்டுள்ளது என்பதைக் காட்டின. முன்மொழியப்பட்ட வழிமுறையானது, π-பிணைப்புள்ள தாமிரத்தை ஒரு நிலையான கொடை ஈந்தணைவியாகக் கொண்டு, σ-பிணைப்புள்ள தாமிர அசிடைலைடுடன் அசைடு ஒருங்கிணைவதால் உருவாகும் ஆறு-உறுப்பு தாமிர உலோக வளையத்தின் வழியாக நடைபெறுகிறது. வளையச் சுருக்கத்தால் டிரையாசோலில் தாமிர வழிப்பொருட்கள் உருவாகின்றன, அதைத் தொடர்ந்து புரோட்டான் சிதைவு ஏற்பட்டு டிரையாசோல் விளைபொருட்கள் வழங்கப்பட்டு வினையூக்கச் சுழற்சி நிறைவடைகிறது.
பாய்வு வேதியியல் சாதனங்களின் நன்மைகள் நன்கு ஆவணப்படுத்தப்பட்டிருந்தாலும், செயல்முறைக் கண்காணிப்பிற்காக இந்த அமைப்புகளில் பகுப்பாய்வுக் கருவிகளை ஒருங்கிணைக்க ஒரு விருப்பம் இருந்து வருகிறது66,67. வினையூக்கிச் செயல்பாடுள்ள, வெப்பத்தைக் கடத்தும் பொருட்களால் செய்யப்பட்ட மற்றும் நேரடியாக உட்பொதிக்கப்பட்ட உணரும் கூறுகளைக் கொண்ட மிகவும் சிக்கலான 3D பாய்வு உலைகளை வடிவமைப்பதற்கும் தயாரிப்பதற்கும் UAM ஒரு பொருத்தமான முறையாக நிரூபிக்கப்பட்டது (படம் 4).
சிக்கலான உள்வழி அமைப்பு, உட்பொதிக்கப்பட்ட வெப்ப இணைவு இணைப்புகள் மற்றும் வினையூக்க வினை அறை ஆகியவற்றைக் கொண்டு, மீயொலி சேர்க்கை உற்பத்தி (UAM) முறையில் உருவாக்கப்பட்ட அலுமினியம்-செம்பு பாய்வு உலை. உள் பாய்மப் பாதைகளைக் காட்சிப்படுத்த, ஸ்டீரியோலித்தோகிராஃபியைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்பட்ட ஒரு ஒளிபுகும் முன்மாதிரியும் காட்டப்பட்டுள்ளது.
எதிர்கால கரிம வினைகளுக்காக வினைக்கலன்கள் தயாரிக்கப்படுவதை உறுதிசெய்ய, கரைப்பான்கள் கொதிநிலைக்கு மேல் பாதுகாப்பாக சூடுபடுத்தப்பட வேண்டும்; அவை அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலை சோதனைகளுக்கு உட்படுத்தப்படுகின்றன. அழுத்தச் சோதனையில், அமைப்பின் அழுத்தம் (1.7 MPa) அதிகரிக்கப்பட்டபோதும், அது ஒரு நிலையான மற்றும் சீரான அழுத்தத்தைப் பராமரிப்பது தெரியவந்தது. நீர்நிலை அழுத்தச் சோதனையானது, H2O-ஐ பாய்மமாகப் பயன்படுத்தி அறை வெப்பநிலையில் நிகழ்த்தப்பட்டது.
உட்பொதிக்கப்பட்ட (படம் 1) தெர்மோகப்பிளை வெப்பநிலை தரவுப் பதிவியுடன் இணைத்தபோது, ​​ஃப்ளோசின் அமைப்பில் நிரல்படுத்தப்பட்ட வெப்பநிலையை விட தெர்மோகப்பிள் 6 °C (± 1 °C) குளிர்ச்சியாக இருந்தது தெரியவந்தது. பொதுவாக, வெப்பநிலையில் 10 °C அதிகரிப்பு வினை வீதத்தை இருமடங்காக்குகிறது, எனவே சில டிகிரி வெப்பநிலை வேறுபாடு கூட வினை வீதத்தை கணிசமாக மாற்றக்கூடும். உற்பத்திச் செயல்பாட்டில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களின் அதிக வெப்பப் பரவல் தன்மையால், வினைக்கலன் உடல் முழுவதும் ஏற்படும் வெப்பநிலை இழப்பே இந்த வேறுபாட்டிற்குக் காரணமாகும். இந்த வெப்பச் சறுக்கல் சீரானது, எனவே வினையின் போது துல்லியமான வெப்பநிலைகள் அடையப்பட்டு அளவிடப்படுவதை உறுதிசெய்ய, உபகரண அமைப்பில் இதைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள முடியும். ஆகையால், இந்த நிகழ்நேரக் கண்காணிப்புக் கருவி, வினை வெப்பநிலையின் இறுக்கமான கட்டுப்பாட்டை எளிதாக்குகிறது மற்றும் மிகவும் துல்லியமான செயல்முறை உகப்பாக்கம் மற்றும் உகந்த நிலைமைகளின் வளர்ச்சிக்கு உதவுகிறது. இந்த உணர்விகள், வினை வெப்ப உமிழ்வுகளைக் கண்டறியவும், பெரிய அளவிலான அமைப்புகளில் கட்டுப்பாடற்ற வினைகளைத் தடுக்கவும் பயன்படுத்தப்படலாம்.
இந்த ஆய்வில் முன்வைக்கப்பட்டுள்ள வினைக்கலன், வேதி வினைக்கலன்களின் உருவாக்கத்திற்கு UAM தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதற்கான முதல் எடுத்துக்காட்டாகும். மேலும் இது, தற்போது இந்த சாதனங்களின் AM/3D அச்சிடலுடன் தொடர்புடைய பல முக்கிய வரம்புகளை நிவர்த்தி செய்கிறது, அவையாவன: (i) தாமிரம் அல்லது அலுமினியக் கலப்புலோகச் செயலாக்கம் தொடர்பான புகாரளிக்கப்பட்ட சிக்கல்களைக் கடப்பது (ii) செலக்டிவ் லேசர் மெல்டிங் (SLM)25,69 போன்ற பவுடர் பெட் ஃபியூஷன் (PBF) நுட்பங்களுடன் ஒப்பிடும்போது மேம்பட்ட உள்வழித்தடத் தெளிவுத்திறன், மோசமான பொருள் ஓட்டம் மற்றும் கரடுமுரடான மேற்பரப்பு அமைப்பு26 (iii) குறைக்கப்பட்ட செயலாக்க வெப்பநிலை, இது சென்சார்களை நேரடியாகப் பிணைப்பதை எளிதாக்குகிறது, இது பவுடர் பெட் தொழில்நுட்பத்தில் சாத்தியமில்லை, (v) பாலிமர் அடிப்படையிலான கூறுகளின் மோசமான இயந்திரப் பண்புகள் மற்றும் பல்வேறு பொதுவான கரிமக் கரைப்பான்களுக்கு17,19 உள்ள உணர்திறனைக் கடப்பது.
தொடர்ச்சியான ஓட்ட நிலைமைகளின் கீழ் (படம் 2) செப்பு-வினையூக்கிய அல்கைன் அசைடு சைக்ளோஅடிஷன் வினைகளின் தொடர் மூலம் உலையின் செயல்பாடு நிரூபிக்கப்பட்டது. படம் 4-இல் விவரிக்கப்பட்டுள்ள மீயொலி-அச்சிடப்பட்ட செப்பு உலை, ஒரு வணிக ஓட்ட அமைப்புடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டு, சோடியம் குளோரைடு முன்னிலையில் அசிட்டிலீன் மற்றும் அல்கைல் குழுக்கள் ஹாலைடுகளின் வெப்பநிலை-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வினை மூலம் பல்வேறு 1,4-இருபதிலிடப்பட்ட 1,2,3-டிரையசோல்களின் லைப்ரரி அசைடுகளைத் தொகுக்கப் பயன்படுத்தப்பட்டது (படம் 3). தொடர்ச்சியான ஓட்ட அணுகுமுறையின் பயன்பாடு, தொகுதி செயல்முறைகளில் எழக்கூடிய பாதுகாப்பு கவலைகளைத் தணிக்கிறது, ஏனெனில் இந்த வினை அதிக வினைத்திறன் கொண்ட மற்றும் அபாயகரமான அசைடு இடைநிலைகளை உருவாக்குகிறது [317], [318]. ஆரம்பத்தில், ஃபீனைல்அசிட்டிலீன் மற்றும் அயோடோஈதேன் ஆகியவற்றின் சைக்ளோஅடிஷனுக்காக இந்த வினை உகந்ததாக்கப்பட்டது (திட்டம் 1 – ஃபீனைல்அசிட்டிலீன் மற்றும் அயோடோஈதேன் ஆகியவற்றின் சைக்ளோஅடிஷன்) (படம் 5-ஐப் பார்க்கவும்).
(மேல் இடது) ஃபீனைல்அசிட்டிலீன் மற்றும் அயோடோஈதேன் இடையேயான உகந்ததாக்குதலுக்கான ஹுய்ஸ்ஜென் சைக்ளோஅடிஷன் 57 திட்டத்தின் மேம்படுத்தப்பட்ட (கீழ்) அமைப்பில் பெறப்பட்ட பாய்வு அமைப்பில் (மேல் வலது) 3DP வினைக்கலனை இணைக்கப் பயன்படுத்தப்படும் அமைப்பின் வரைபடம் மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட அளவுருக்கள், வினை மாற்ற விகிதத்தைக் காட்டுகிறது.
வினைக்கலனின் வினையூக்கிப் பகுதியில் வினைபடு பொருள்களின் தங்கு நேரத்தைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலமும், நேரடியாக ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட வெப்பமின் இரட்டை ஆய்வுக்கருவி மூலம் வினை வெப்பநிலையை உன்னிப்பாகக் கண்காணிப்பதன் மூலமும், குறைந்தபட்ச நேரம் மற்றும் பொருள் நுகர்வுடன் வினை நிலைமைகளை விரைவாகவும் துல்லியமாகவும் உகந்ததாக்க முடியும். 15 நிமிட தங்கு நேரமும் 150 °C வினை வெப்பநிலையும் பயன்படுத்தப்பட்டபோது மிக உயர்ந்த மாற்றங்கள் பெறப்பட்டன என்பது விரைவாகத் தீர்மானிக்கப்பட்டது. MODDE மென்பொருளின் குணக வரைபடத்திலிருந்து, தங்கு நேரம் மற்றும் வினை வெப்பநிலை ஆகிய இரண்டும் முக்கியமான மாதிரிக் கூறுகளாகக் கருதப்படுகின்றன என்பதைக் காணலாம். தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட இந்தக் கூறுகளைப் பயன்படுத்தி உள்ளமைக்கப்பட்ட உகந்ததாக்கியை இயக்குவது, தொடக்கப் பொருளின் உச்சப் பரப்புகளைக் குறைக்கும் அதே வேளையில் விளைபொருளின் உச்சப் பரப்புகளை அதிகரிக்க வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு தொகுதி வினை நிலைமைகளை உருவாக்குகிறது. இந்த உகந்ததாக்கம் டிரையாசோல் விளைபொருளின் 53% மாற்றத்தை அளித்தது, இது 54% என்ற மாதிரி கணிப்புடன் நெருக்கமாகப் பொருந்தியது.
இந்த வினைகளில் பூஜ்ஜிய-இணைதிறன் தாமிரப் பரப்புகளில் தாமிர(I) ஆக்சைடு (Cu2O) ஒரு திறமையான வினையூக்கி இனமாகச் செயல்பட முடியும் என்பதைக் காட்டும் இலக்கியங்களின் அடிப்படையில், வினையை ஓட்டத்தில் மேற்கொள்வதற்கு முன்பு வினைக்கலன் மேற்பரப்பை முன்-ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யும் திறன் ஆராயப்பட்டது70,71. பின்னர், ஃபீனைல்அசிட்டிலீன் மற்றும் அயோடோஈதேன் இடையேயான வினை உகந்த நிலைமைகளின் கீழ் மீண்டும் நிகழ்த்தப்பட்டு, விளைச்சல்கள் ஒப்பிடப்பட்டன. இந்தத் தயாரிப்பு, தொடக்கப் பொருளின் மாற்றத்தில் குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்புக்கு வழிவகுத்தது என்பது கவனிக்கப்பட்டது, இது >99% எனக் கணக்கிடப்பட்டது. இருப்பினும், HPLC மூலம் கண்காணித்ததில், இந்த மாற்றம் சுமார் 90 நிமிடங்கள் வரை மிக நீண்ட வினை நேரத்தைக் கணிசமாகக் குறைத்தது, அதன் பிறகு செயல்பாடு நிலைபெற்று ஒரு "நிலையான நிலையை" அடைவதாகத் தோன்றியது. இந்த அவதானிப்பு, வினையூக்கிச் செயல்பாட்டின் ஆதாரம் பூஜ்ஜிய-இணைதிறன் தாமிர அடி மூலக்கூறிலிருந்து அல்லாமல், மேற்பரப்பு தாமிர ஆக்சைடிலிருந்து பெறப்படுகிறது என்று கூறுகிறது. தாமிர உலோகம் அறை வெப்பநிலையில் எளிதில் ஆக்சிஜனேற்றம் அடைந்து, சுய-பாதுகாப்பு அடுக்குகளாக இல்லாத CuO மற்றும் Cu2O-வை உருவாக்குகிறது. இது இணை-கலவைக்காக ஒரு துணை தாமிர(II) மூலத்தைச் சேர்க்க வேண்டிய தேவையை நீக்குகிறது71.