Nature.comను సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు. మీరు ఉపయోగిస్తున్న బ్రౌజర్ వెర్షన్‌లో CSSకు పరిమిత మద్దతు ఉంది. ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు అప్‌డేట్ చేయబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాలని (లేదా ఇంటర్నెట్ ఎక్స్‌ప్లోరర్‌లో కంపాటిబిలిటీ మోడ్‌ను ఆఫ్ చేయాలని) మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము. ఈలోగా, మద్దతు కొనసాగేలా చూసేందుకు, మేము ఈ సైట్‌ను స్టైల్స్ మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా ప్రదర్శిస్తాము.
యాడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్, పరిశోధకులు మరియు పారిశ్రామికవేత్తలు తమ నిర్దిష్ట అవసరాలకు అనుగుణంగా రసాయన పరికరాలను రూపకల్పన చేసి, తయారుచేసే విధానాన్ని మారుస్తోంది. ఈ పనిలో, మేము సాలిడ్-స్టేట్ మెటల్ షీట్ లామినేషన్ టెక్నిక్ అయిన అల్ట్రాసోనిక్ యాడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ (UAM) ద్వారా, నేరుగా అనుసంధానించబడిన ఉత్ప్రేరక భాగాలు మరియు సెన్సింగ్ ఎలిమెంట్లతో ఏర్పడిన ఒక ఫ్లో రియాక్టర్ యొక్క మొదటి ఉదాహరణను నివేదిస్తున్నాము. UAM టెక్నాలజీ, రసాయన రియాక్టర్ల యాడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్‌తో ప్రస్తుతం ముడిపడి ఉన్న అనేక పరిమితులను అధిగమించడమే కాకుండా, అటువంటి పరికరాల సామర్థ్యాలను కూడా గణనీయంగా పెంచుతుంది. UAM కెమిస్ట్రీ సెటప్‌ను ఉపయోగించి, Cu-మధ్యవర్తిత్వ హుయిస్‌జెన్ 1,3-డైపోలార్ సైక్లోయాడిషన్ రియాక్షన్ ద్వారా జీవశాస్త్రపరంగా ముఖ్యమైన 1,4-డైసబ్‌స్టిట్యూటెడ్ 1,2,3-ట్రైయాజోల్ సమ్మేళనాల శ్రేణిని విజయవంతంగా సంశ్లేషణ చేసి, ఆప్టిమైజ్ చేయడం జరిగింది. UAM మరియు నిరంతర ఫ్లో ప్రాసెసింగ్ యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలను ఉపయోగించుకోవడం ద్వారా, ఈ పరికరం కొనసాగుతున్న రియాక్షన్లను ఉత్ప్రేరకపరచగలదు, అదే సమయంలో రియాక్షన్ పర్యవేక్షణ మరియు ఆప్టిమైజేషన్ కోసం రియల్-టైమ్ ఫీడ్‌బ్యాక్‌ను కూడా అందిస్తుంది.
బల్క్ ప్రాసెసింగ్‌తో పోలిస్తే ఫ్లో కెమిస్ట్రీకి ఉన్న గణనీయమైన ప్రయోజనాల కారణంగా, రసాయన సంశ్లేషణ యొక్క ఎంపిక సామర్థ్యాన్ని మరియు సమర్థతను పెంచగల దీని సామర్థ్యం వల్ల ఇది విద్యా మరియు పారిశ్రామిక రంగాలలో ఒక ముఖ్యమైన మరియు అభివృద్ధి చెందుతున్న రంగంగా ఉంది. ఇది సాధారణ సేంద్రీయ అణువుల ఏర్పాటు1 నుండి ఫార్మాస్యూటికల్ సమ్మేళనాలు2,3 మరియు సహజ ఉత్పత్తులు4,5,6 వరకు విస్తరించి ఉంది. ఫైన్ కెమికల్ మరియు ఫార్మాస్యూటికల్ పరిశ్రమలలో 50% కంటే ఎక్కువ చర్యలు నిరంతర ఫ్లో ప్రాసెసింగ్7 వాడకం ద్వారా ప్రయోజనం పొందగలవు.
ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, సాంప్రదాయ గాజుసామాను లేదా ఫ్లో కెమిస్ట్రీ పరికరాల స్థానంలో అనుకూలీకరించదగిన యాడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ (AM) కెమిస్ట్రీ "రియాక్షన్ వెసెల్స్"8 ను ఉపయోగించాలని చూస్తున్న బృందాలలో ఒక పెరుగుతున్న ధోరణి ఉంది. ఈ పద్ధతుల యొక్క పునరావృత రూపకల్పన, వేగవంతమైన ఉత్పత్తి మరియు 3-డైమెన్షనల్ (3D) సామర్థ్యాలు, తమ పరికరాలను నిర్దిష్ట ప్రతిచర్యలు, పరికరాలు లేదా పరిస్థితులకు అనుగుణంగా అనుకూలీకరించాలనుకునే వారికి ప్రయోజనకరంగా ఉంటాయి. ఇప్పటి వరకు, ఈ పని దాదాపుగా స్టీరియోలిథోగ్రఫీ (SL)9,10,11, ఫ్యూజ్డ్ డిపోజిషన్ మోడలింగ్ (FDM)8,12,13,14 మరియు ఇంక్‌జెట్ ప్రింటింగ్ 7, 15, 16 వంటి పాలిమర్ ఆధారిత 3D ప్రింటింగ్ పద్ధతుల వాడకంపై మాత్రమే దృష్టి సారించింది. అటువంటి పరికరాల యొక్క పటిష్టత లేకపోవడం మరియు విస్తృత శ్రేణి రసాయన ప్రతిచర్యలు/విశ్లేషణలు17, 18, 19, 20 నిర్వహించగల సామర్థ్యం లేకపోవడం ఈ రంగంలో AM యొక్క విస్తృత అమలుకు17, 18, 19, 20 ఒక ప్రధాన పరిమితి కారకం.
ఫ్లో కెమిస్ట్రీ వాడకం పెరగడం మరియు AMతో ముడిపడి ఉన్న అనుకూల లక్షణాల కారణంగా, మెరుగైన రసాయన మరియు విశ్లేషణాత్మక సామర్థ్యాలతో ఫ్లో రియాక్షన్ వెసెల్స్‌ను తయారు చేయడానికి వినియోగదారులకు వీలు కల్పించే మరింత అధునాతన పద్ధతులను అన్వేషించాల్సిన అవసరం ఉంది. ఈ పద్ధతులు, విస్తృత శ్రేణి రియాక్షన్ పరిస్థితులను నిర్వహించగల అత్యంత దృఢమైన లేదా క్రియాత్మక పదార్థాల శ్రేణి నుండి ఎంచుకోవడానికి వినియోగదారులకు వీలు కల్పించాలి. అదే సమయంలో, రియాక్షన్ పర్యవేక్షణ మరియు నియంత్రణ కోసం పరికరం నుండి వివిధ రకాల విశ్లేషణాత్మక అవుట్‌పుట్‌ను కూడా సులభతరం చేయాలి.
కస్టమ్ కెమికల్ రియాక్టర్లను అభివృద్ధి చేసే సామర్థ్యం ఉన్న ఒక యాడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ ప్రక్రియ అల్ట్రాసోనిక్ యాడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ (UAM). ఈ సాలిడ్-స్టేట్ షీట్ లామినేషన్ టెక్నిక్, పలుచని మెటల్ ఫాయిల్స్‌పై అల్ట్రాసోనిక్ ఆసిలేషన్‌లను వర్తింపజేస్తుంది. దీనివల్ల, కనీస బల్క్ హీటింగ్ మరియు అధిక స్థాయి ప్లాస్టిక్ ఫ్లోతో వాటిని పొరలు పొరలుగా జతచేయవచ్చు 21, 22, 23. చాలా ఇతర AM టెక్నాలజీల వలె కాకుండా, UAMను సబ్‌ట్రాక్టివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్‌తో నేరుగా అనుసంధానించవచ్చు. దీనిని హైబ్రిడ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ ప్రక్రియ అని పిలుస్తారు, దీనిలో ఇన్-సిటు పీరియాడిక్ కంప్యూటర్ న్యూమరికల్ కంట్రోల్ (CNC) మిల్లింగ్ లేదా లేజర్ మెషీనింగ్, బంధించబడిన పదార్థం యొక్క పొర యొక్క నికర ఆకారాన్ని నిర్వచిస్తుంది 24, 25. దీని అర్థం, పౌడర్ మరియు లిక్విడ్ AM సిస్టమ్స్‌లో తరచుగా ఎదురయ్యే చిన్న ఫ్లూయిడ్ ఛానెళ్ల నుండి మిగిలిపోయిన ముడి నిర్మాణ పదార్థాన్ని తొలగించడంలో ఎదురయ్యే సమస్యలతో వినియోగదారుడు పరిమితం కాడు 26, 27, 28. ఈ డిజైన్ స్వేచ్ఛ అందుబాటులో ఉన్న పదార్థాల ఎంపికకు కూడా విస్తరిస్తుంది – UAM ఒకే ప్రక్రియ దశలో ఉష్ణపరంగా సారూప్య మరియు అసారూప్య పదార్థాల కలయికలను బంధించగలదు. మెల్ట్ ప్రాసెస్‌కు మించి పదార్థాల కలయికల ఎంపిక అంటే నిర్దిష్ట యాంత్రిక మరియు రసాయన అవసరాలు అప్లికేషన్‌లను మరింత మెరుగ్గా నెరవేర్చవచ్చు. సాలిడ్ స్టేట్ బాండింగ్‌తో పాటు, అల్ట్రాసోనిక్ బాండింగ్ సమయంలో ఎదురయ్యే మరో దృగ్విషయం ఏమిటంటే, సాపేక్షంగా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ప్లాస్టిక్ పదార్థాలు అధికంగా ప్రవహించడం29,30,31,32,33. UAM యొక్క ఈ ప్రత్యేక లక్షణం, లోహ పొరల మధ్య యాంత్రిక/ఉష్ణ మూలకాలను నష్టం లేకుండా పొందుపరచడాన్ని సులభతరం చేస్తుంది. UAMలో పొందుపరిచిన సెన్సార్లు, ఇంటిగ్రేటెడ్ అనలిటిక్స్ ద్వారా పరికరం నుండి వినియోగదారునికి నిజ-సమయ సమాచారాన్ని అందించడాన్ని సులభతరం చేస్తాయి.
రచయితల గత పరిశోధన32, సమీకృత సెన్సింగ్ సామర్థ్యాలతో కూడిన లోహ 3D మైక్రోఫ్లూయిడిక్ నిర్మాణాలను సృష్టించడంలో UAM ప్రక్రియ యొక్క సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శించింది. ఇది కేవలం పర్యవేక్షణ పరికరం మాత్రమే. ఈ పత్రం UAM ద్వారా తయారు చేయబడిన మైక్రోఫ్లూయిడిక్ రసాయన రియాక్టర్ యొక్క మొదటి ఉదాహరణను అందిస్తుంది; ఇది పర్యవేక్షించడమే కాకుండా, నిర్మాణాత్మకంగా సమీకృత ఉత్ప్రేరక పదార్థాల ద్వారా రసాయన సంశ్లేషణను ప్రేరేపించే ఒక క్రియాశీల పరికరం. ఈ పరికరం 3D రసాయన పరికరాల తయారీలో UAM సాంకేతికతతో ముడిపడి ఉన్న అనేక ప్రయోజనాలను మిళితం చేస్తుంది, అవి: పూర్తి 3D డిజైన్‌లను కంప్యూటర్-ఎయిడెడ్ డిజైన్ (CAD) నమూనాల నుండి నేరుగా ఉత్పత్తులుగా మార్చే సామర్థ్యం; అధిక ఉష్ణ వాహకత మరియు ఉత్ప్రేరక పదార్థాలను కలపడానికి బహుళ-పదార్థాల తయారీ; మరియు ఖచ్చితమైన చర్య ఉష్ణోగ్రత పర్యవేక్షణ మరియు నియంత్రణ కోసం రియాజెంట్ ప్రవాహాల మధ్య నేరుగా థర్మల్ సెన్సార్లను పొందుపరచడం. రియాక్టర్ యొక్క కార్యాచరణను ప్రదర్శించడానికి, ఔషధపరంగా ముఖ్యమైన 1,4-డైసబ్‌స్టిట్యూటెడ్ 1,2,3-ట్రైయాజోల్ సమ్మేళనాల లైబ్రరీని కాపర్-ఉత్ప్రేరక హుయిస్‌జెన్ 1,3-డైపోలార్ సైక్లోఅడిషన్ ద్వారా సంశ్లేషణ చేయబడింది. ఈ పని, మెటీరియల్స్ సైన్స్ మరియు కంప్యూటర్-ఎయిడెడ్ డిజైన్ వినియోగం బహుళ-విభాగ పరిశోధన ద్వారా రసాయన శాస్త్రానికి కొత్త అవకాశాలను మరియు సంభావ్యతలను ఎలా అందించగలదో హైలైట్ చేస్తుంది.
అన్ని ద్రావకాలు మరియు కారకాలు సిగ్మా-ఆల్డ్రిచ్, ఆల్ఫా ఏసర్, TCI లేదా ఫిషర్ సైంటిఫిక్ నుండి కొనుగోలు చేయబడ్డాయి మరియు ముందస్తు శుద్ధీకరణ లేకుండా ఉపయోగించబడ్డాయి. వరుసగా 400 MHz మరియు 100 MHz వద్ద రికార్డ్ చేయబడిన 1H మరియు 13C NMR స్పెక్ట్రాలను, JEOL ECS-400 400 MHz స్పెక్ట్రోమీటర్ లేదా బ్రూకర్ అవన్స్ II 400 MHz స్పెక్ట్రోమీటర్ మరియు CDCl3 లేదా (CD3)2SO ను ద్రావకంగా ఉపయోగించి పొందబడ్డాయి. అన్ని చర్యలు యూనిక్సిస్ ఫ్లోసిన్ ఫ్లో కెమిస్ట్రీ ప్లాట్‌ఫామ్‌ను ఉపయోగించి నిర్వహించబడ్డాయి.
ఈ అధ్యయనంలోని అన్ని పరికరాలను తయారు చేయడానికి UAM ఉపయోగించబడింది. ఈ సాంకేతికత 1999లో కనుగొనబడింది, మరియు దాని సాంకేతిక వివరాలు, నిర్వహణ పారామితులు మరియు దాని ఆవిష్కరణ నుండి జరిగిన అభివృద్ధిని ఈ క్రింది ప్రచురించబడిన మెటీరియల్స్34,35,36,37 ద్వారా అధ్యయనం చేయవచ్చు. ఈ పరికరం (మూర్తి 1) అల్ట్రా-హై పవర్, 9kW సోనిక్‌లేయర్ 4000® UAM సిస్టమ్ (ఫ్యాబ్రిసోనిక్, OH, USA) ఉపయోగించి అమలు చేయబడింది. ఫ్లో పరికరం తయారీకి ఎంచుకున్న పదార్థాలు Cu-110 మరియు Al 6061. Cu-110లో అధిక రాగి శాతం (కనీసం 99.9% రాగి) ఉంటుంది, ఇది రాగి-ఉత్ప్రేరక చర్యలకు మంచి అభ్యర్థిగా నిలుస్తుంది, అందువల్ల దీనిని మైక్రోరియాక్టర్‌లో "క్రియాశీల పొర"గా ఉపయోగిస్తారు. Al 6061 Oను "బల్క్" పదార్థంగా, అలాగే విశ్లేషణ కోసం ఉపయోగించే ఎంబెడ్డింగ్ పొరగా ఉపయోగిస్తారు; మిశ్రమలోహ సహాయక భాగం ఎంబెడ్డింగ్ మరియు Cu-110 పొరతో కలిపి అనెల్డ్ చేయబడిన స్థితిలో ఉంటుంది. Al 6061 O అనేది ఒక పదార్థం, ఇది అని నిరూపించబడింది. UAM ప్రక్రియలతో అత్యంత అనుకూలమైనది38, 39, 40, 41 మరియు ఈ పనిలో ఉపయోగించిన కారకాలతో రసాయనికంగా స్థిరంగా ఉందని పరీక్షించబడింది మరియు కనుగొనబడింది. Al 6061 O మరియు Cu-110 కలయిక కూడా UAM కోసం అనుకూలమైన పదార్థ కలయికగా పరిగణించబడుతుంది మరియు అందువల్ల ఈ అధ్యయనానికి ఇది తగిన పదార్థం. 38,42 ఈ పరికరాలు క్రింద పట్టిక 1లో జాబితా చేయబడ్డాయి.
రియాక్టర్ ఫ్యాబ్రికేషన్ దశలు (1) Al 6061 సబ్‌స్ట్రేట్ (2) రాగి రేకుకు అమర్చిన దిగువ ఛానెల్ ఫ్యాబ్రికేషన్ (3) పొరల మధ్య థర్మోకపుల్స్‌ను పొందుపరచడం (4) టాప్ ఛానెల్ (5) ఇన్లెట్ మరియు అవుట్‌లెట్ (6) మోనోలిథిక్ రియాక్టర్.
చిప్‌ను నిర్వహించగలిగే పరిమాణంలో ఉంచుతూనే, దాని లోపల ద్రవం ప్రయాణించే దూరాన్ని పెంచడానికి ఒక మెలికల మార్గాన్ని ఉపయోగించడమే ద్రవ మార్గం యొక్క రూపకల్పన తత్వం. ఉత్ప్రేరకం/రియాజెంట్ పరస్పర చర్య సమయాన్ని పెంచడానికి మరియు అద్భుతమైన ఉత్పత్తి దిగుబడులను అందించడానికి ఈ దూర పెరుగుదల ఆవశ్యకం. పరికరం లోపల అల్లకల్లోల మిశ్రమాన్ని ప్రేరేపించడానికి మరియు ఉపరితలం (ఉత్ప్రేరకం)తో ద్రవం యొక్క స్పర్శ సమయాన్ని పెంచడానికి, ఈ చిప్‌లు సరళ మార్గం చివర్లలో 90° వంపులను ఉపయోగిస్తాయి. సాధించగల మిశ్రమాన్ని మరింత పెంచడానికి, రియాక్టర్ రూపకల్పనలో సర్పిలాకార మిక్సింగ్ విభాగంలోకి ప్రవేశించే ముందు Y-జంక్షన్ వద్ద కలిపిన రెండు రియాజెంట్ ఇన్లెట్‌లు ఉంటాయి. ప్రవాహం దాని నివాసానికి మధ్యలో ఖండించే మూడవ ఇన్లెట్, భవిష్యత్ బహుళ-దశల రియాక్షన్ సంశ్లేషణల రూపకల్పనలో చేర్చబడింది.
ఛానెల్ జ్యామితిని రూపొందించడానికి ఉపయోగించే ఆవర్తన CNC మిల్లింగ్ ఫలితంగా, అన్ని ఛానెల్‌లు చతురస్రాకార ఆకృతిని (డ్రాఫ్ట్ కోణాలు లేకుండా) కలిగి ఉంటాయి. ఛానెల్ కొలతలు, అధిక (ఒక మైక్రోరియాక్టర్ కోసం) వాల్యూమ్ అవుట్‌పుట్‌ను నిర్ధారించేలా ఎంపిక చేయబడ్డాయి, అదే సమయంలో అందులో ఉన్న చాలా ద్రవాల ఉపరితల పరస్పర చర్యలను (ఉత్ప్రేరకాలు) సులభతరం చేయడానికి తగినంత చిన్నవిగా కూడా ఉంటాయి. ఈ చర్య కోసం మెటల్-ఫ్లూయిడిక్ పరికరాలతో రచయితల గత అనుభవం ఆధారంగా సరైన పరిమాణం నిర్ణయించబడింది. తుది ఛానెల్ యొక్క అంతర్గత కొలతలు 750 µm x 750 µm మరియు మొత్తం రియాక్టర్ వాల్యూమ్ 1 ml. వాణిజ్య ఫ్లో కెమిస్ట్రీ పరికరాలతో ఈ పరికరాన్ని సులభంగా అనుసంధానించడానికి, డిజైన్‌లో ఒక ఇంటిగ్రేటెడ్ కనెక్టర్ (1/4″—28 UNF థ్రెడ్) చేర్చబడింది. ఛానెల్ పరిమాణం ఫాయిల్ మెటీరియల్ మందం, దాని యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు అల్ట్రాసోనిక్స్‌తో ఉపయోగించే బాండింగ్ పారామితుల ద్వారా పరిమితం చేయబడింది. ఒక నిర్దిష్ట మెటీరియల్ కోసం ఒక నిర్దిష్ట వెడల్పు వద్ద, ఆ మెటీరియల్ సృష్టించబడిన ఛానెల్‌లోకి "జారిపోతుంది". ప్రస్తుతం ఈ లెక్కింపు కోసం నిర్దిష్ట నమూనా ఏదీ లేదు, కాబట్టి ఒక నిర్దిష్ట మెటీరియల్ మరియు డిజైన్ కోసం గరిష్ట ఛానెల్ వెడల్పు ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ణయించబడుతుంది; ఈ సందర్భంలో, 750 μm వెడల్పు సాగ్‌కు కారణం కాదు.
ఛానల్ యొక్క ఆకారం (చతురస్రం) ఒక చతురస్రాకార కట్టర్‌ను ఉపయోగించి నిర్ణయించబడుతుంది. విభిన్న ప్రవాహ రేట్లు మరియు లక్షణాలను పొందడానికి, వివిధ కటింగ్ టూల్స్‌ను ఉపయోగించి CNC మెషీన్‌ల ద్వారా ఛానళ్ల ఆకారాన్ని మరియు పరిమాణాన్ని మార్చవచ్చు. 125 μm టూల్‌ను ఉపయోగించి వక్ర ఆకారపు ఛానల్‌ను సృష్టించడానికి ఒక ఉదాహరణను మోనఘన్45 యొక్క పనిలో చూడవచ్చు. ఫాయిల్ పొరను సమతలంగా వేసినప్పుడు, ఛానళ్లపై ఫాయిల్ పదార్థం యొక్క పొర చదునైన (చతురస్రాకార) రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఈ పనిలో, ఛానల్ యొక్క సౌష్టవాన్ని కాపాడుకోవడానికి, ఒక చతురస్రాకార రూపురేఖను ఉపయోగించారు.
తయారీలో ముందుగా ప్రోగ్రామ్ చేయబడిన విరామ సమయంలో, థర్మోకపుల్ ఉష్ణోగ్రత ప్రోబ్‌లు (టైప్ K) నేరుగా పరికరంలో ఎగువ మరియు దిగువ ఛానల్ సమూహాల మధ్య పొందుపరచబడతాయి (మూర్తి 1 – దశ 3). ఈ థర్మోకపుల్స్ −200 నుండి 1350 °C వరకు ఉష్ణోగ్రత మార్పులను పర్యవేక్షించగలవు.
25.4 మిమీ వెడల్పు, 150 మైక్రాన్ల మందం గల మెటల్ ఫాయిల్‌ను ఉపయోగించి UAM హార్న్ ద్వారా మెటల్ డిపాజిషన్ ప్రక్రియ నిర్వహించబడుతుంది. మొత్తం బిల్డ్ ఏరియాను కవర్ చేయడానికి ఈ ఫాయిల్ పొరలు ప్రక్కప్రక్కనే ఉన్న స్ట్రిప్స్ శ్రేణిగా బంధించబడతాయి; సబ్‌ట్రాక్టివ్ ప్రక్రియ తుది నికర ఆకారాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది కాబట్టి, జమ చేయబడిన పదార్థం యొక్క పరిమాణం తుది ఉత్పత్తి కంటే పెద్దదిగా ఉంటుంది. పరికరాల బాహ్య మరియు అంతర్గత ఆకృతులను మెషిన్ చేయడానికి CNC మెషినింగ్ ఉపయోగించబడుతుంది, దీని ఫలితంగా ఎంచుకున్న టూల్ మరియు CNC ప్రక్రియ పారామితులకు సమానమైన ఉపరితల ముగింపు పరికరాలు మరియు ఛానెల్‌లకు లభిస్తుంది (ఈ ఉదాహరణలో సుమారుగా 1.6 μm Ra). పరికర తయారీ ప్రక్రియ అంతటా, పరిమాణ ఖచ్చితత్వం కొనసాగేలా మరియు పూర్తయిన భాగం CNC ఫినిష్ మిల్లింగ్ ఖచ్చితత్వ స్థాయిలను అందుకునేలా నిర్ధారించడానికి, నిరంతర అల్ట్రాసోనిక్ మెటీరియల్ డిపాజిషన్ మరియు మెషినింగ్ సైకిల్స్ ఉపయోగించబడతాయి. ఈ పరికరం కోసం ఉపయోగించే ఛానెల్ వెడల్పు చాలా చిన్నదిగా ఉంటుంది, దీనివల్ల ఫాయిల్ పదార్థం ఫ్లూయిడ్ ఛానెల్‌లోకి "జారిపోకుండా" ఉంటుంది, కాబట్టి ఛానెల్ చతురస్రాకార క్రాస్-సెక్షన్‌ను నిర్వహిస్తుంది. ఫాయిల్ పదార్థం మరియు UAM ప్రక్రియ పారామితులలో సాధ్యమయ్యే ఖాళీలను ఒక తయారీ భాగస్వామి (ఫ్యాబ్రిసోనిక్ LLC, USA) ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ధారించారు.
అదనపు ఉష్ణ చికిత్స లేకుండా UAM బాండింగ్ ఇంటర్‌ఫేస్ 46, 47 వద్ద చాలా తక్కువ మూలకాల వ్యాప్తి జరుగుతుందని అధ్యయనాలు చూపించాయి, కాబట్టి ఈ పనిలోని పరికరాలకు, Cu-110 పొర Al 6061 పొర నుండి విభిన్నంగా ఉంటుంది మరియు అకస్మాత్తుగా మారుతుంది.
రియాక్టర్ అవుట్‌లెట్‌కు ముందుగా క్రమాంకనం చేయబడిన 250 psi (1724 kPa) బ్యాక్ ప్రెజర్ రెగ్యులేటర్ (BPR)ను అమర్చి, రియాక్టర్ గుండా నిమిషానికి 0.1 నుండి 1 mL చొప్పున నీటిని పంప్ చేయండి. సిస్టమ్ స్థిరమైన పీడనాన్ని కొనసాగించగలదని ధృవీకరించడానికి, ఫ్లోసిన్ అంతర్నిర్మిత సిస్టమ్ ప్రెజర్ సెన్సార్‌ను ఉపయోగించి రియాక్టర్ పీడనాన్ని పర్యవేక్షించారు. రియాక్టర్‌లో పొందుపరిచిన థర్మోకపుల్స్‌కు మరియు ఫ్లోసిన్ చిప్ హీటింగ్ ప్లేట్‌లో పొందుపరిచిన వాటికి మధ్య ఏవైనా తేడాలను గుర్తించడం ద్వారా ఫ్లో రియాక్టర్ అంతటా సంభావ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసాలను పరీక్షించారు. ప్రోగ్రామబుల్ హాట్‌ప్లేట్ ఉష్ణోగ్రతను 100 మరియు 150 °C మధ్య 25 °C పెరుగుదలతో మారుస్తూ, ప్రోగ్రామ్ చేయబడిన మరియు రికార్డ్ చేయబడిన ఉష్ణోగ్రతల మధ్య ఏవైనా తేడాలను గమనించడం ద్వారా దీనిని సాధించారు. దీనిని tc-08 డేటా లాగర్ (పికోటెక్, కేంబ్రిడ్జ్, UK) మరియు దానితో పాటు వచ్చే పికోలాగ్ సాఫ్ట్‌వేర్‌ను ఉపయోగించి సాధించారు.
ఫినైల్ ఎసిటిలీన్ మరియు అయోడోఈథేన్ యొక్క సైక్లోఅడిషన్ చర్య పరిస్థితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడం జరిగింది (స్కీమ్ 1- ఫినైల్ ఎసిటిలీన్ మరియు అయోడోఈథేన్ యొక్క సైక్లోఅడిషన్). ఈ ఆప్టిమైజేషన్‌ను, ఆల్కైన్:అజైడ్ నిష్పత్తిని 1:2 వద్ద స్థిరంగా ఉంచి, ఉష్ణోగ్రత మరియు రెసిడెన్స్ టైమ్‌ను వేరియబుల్ పారామీటర్లుగా ఉపయోగించి, ఫుల్ ఫ్యాక్టోరియల్ డిజైన్ ఆఫ్ ఎక్స్‌పెరిమెంట్స్ (DOE) విధానం ద్వారా నిర్వహించడం జరిగింది.
సోడియం అజైడ్ (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), అయోడోఈథేన్ (0.25 M, DMF), మరియు ఫినైల్ ఎసిటిలీన్ (0.125 M, DMF) ల వేర్వేరు ద్రావణాలను తయారు చేశారు. ప్రతి ద్రావణం నుండి 1.5 mL పరిమాణాన్ని తీసుకుని, కావలసిన ప్రవాహ రేటు మరియు ఉష్ణోగ్రత వద్ద రియాక్టర్ ద్వారా కలిపి పంప్ చేశారు. ట్రయాజోల్ ఉత్పత్తికి మరియు ఫినైల్ ఎసిటిలీన్ ప్రారంభ పదార్థానికి మధ్య ఉన్న పీక్ ఏరియా నిష్పత్తిని మోడల్ ప్రతిస్పందనగా తీసుకుని, హై పర్ఫార్మెన్స్ లిక్విడ్ క్రోమాటోగ్రఫీ (HPLC) ద్వారా నిర్ధారించారు. విశ్లేషణలో స్థిరత్వం కోసం, చర్య మిశ్రమం రియాక్టర్ నుండి బయటకు వచ్చిన వెంటనే అన్ని చర్యల నుండి నమూనాలను సేకరించారు. ఆప్టిమైజేషన్ కోసం ఎంచుకున్న పారామీటర్ పరిధులు పట్టిక 2లో చూపబడ్డాయి.
అన్ని నమూనాలను క్వాటర్నరీ పంప్, కాలమ్ ఓవెన్, వేరియబుల్ వేవ్‌లెంగ్త్ UV డిటెక్టర్ మరియు ఆటోశాంప్లర్‌తో కూడిన క్రోమాస్టర్ HPLC సిస్టమ్ (VWR, PA, USA) ఉపయోగించి విశ్లేషించారు. కాలమ్ ఈక్వివలెన్స్ 5 C18 (VWR, PA, USA), 4.6 × 100 mm పరిమాణంలో, 5 µm కణ పరిమాణంతో, 40 °C వద్ద నిర్వహించబడింది. ద్రావకం ఐసోక్రాటిక్ 50:50 మెథనాల్:నీరు, ప్రవాహ రేటు 1.5 mL.min-1. ఇంజెక్షన్ పరిమాణం 5 µL మరియు డిటెక్టర్ వేవ్‌లెంగ్త్ 254 nm. DOE నమూనా కోసం % పీక్ ఏరియా కేవలం అవశేష ఆల్కైన్ మరియు ట్రయాజోల్ ఉత్పత్తుల పీక్ ఏరియాల నుండి మాత్రమే లెక్కించబడింది. ప్రారంభ పదార్థాన్ని ఇంజెక్ట్ చేయడం సంబంధిత పీక్‌లను గుర్తించడానికి అనుమతిస్తుంది.
రియాక్టర్ విశ్లేషణ అవుట్‌పుట్‌ను MODDE DOE సాఫ్ట్‌వేర్‌కు (యుమెట్రిక్స్, మాల్మో, స్వీడన్) అనుసంధానించడం ద్వారా, ఫలితాల ధోరణులను క్షుణ్ణంగా విశ్లేషించడానికి మరియు ఈ సైక్లోఅడిషన్ కోసం సరైన చర్య పరిస్థితులను నిర్ధారించడానికి వీలయ్యింది. అంతర్నిర్మిత ఆప్టిమైజర్‌ను అమలు చేసి, అన్ని ముఖ్యమైన మోడల్ టర్మ్‌లను ఎంచుకోవడం ద్వారా, ఎసిటిలీన్ ప్రారంభ పదార్థం యొక్క పీక్ ఏరియాను తగ్గిస్తూ, ఉత్పత్తి పీక్ ఏరియాను గరిష్ఠం చేయడానికి రూపొందించిన చర్య పరిస్థితుల సమితి లభిస్తుంది.
ప్రతి ట్రయాజోల్ సమ్మేళనాల లైబ్రరీ సంశ్లేషణకు ముందు, రియాక్షన్ ఛాంబర్ గుండా ప్రవహించే హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ (36%) ద్రావణాన్ని (ప్రవాహ రేటు = 0.4 mL min-1, నివాస సమయం = 2.5 నిమిషాలు) ఉపయోగించి ఉత్ప్రేరక రియాక్షన్ ఛాంబర్‌లోని ఉపరితల రాగి ఆక్సీకరణను సాధించడం జరిగింది.
ఒకసారి అనుకూలమైన పరిస్థితుల సమితిని గుర్తించిన తర్వాత, ఒక చిన్న లైబ్రరీ సంశ్లేషణను సంకలనం చేయడానికి వీలుగా వాటిని అనేక రకాల ఎసిటిలీన్ మరియు హాలోఆల్కేన్ ఉత్పన్నాలకు వర్తింపజేయడం జరిగింది, తద్వారా ఈ పరిస్థితులను విస్తృత శ్రేణి సంభావ్య కారకాలకు వర్తింపజేసే సామర్థ్యాన్ని స్థాపించారు (మూర్తి 1).2).
సోడియం అజైడ్ (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), హాలోఆల్కేన్‌లు (0.25 M, DMF) మరియు ఆల్కైన్‌ల (0.125 M, DMF) వేర్వేరు ద్రావణాలను తయారుచేయండి. ప్రతి ద్రావణం నుండి 3 mL పరిమాణాలను తీసుకుని, వాటిని కలిపి, 75 µL.min-1 మరియు 150 °C వద్ద రియాక్టర్ గుండా పంప్ చేశారు. మొత్తం పరిమాణాన్ని ఒక సీసాలో సేకరించి, 10 mL ఇథైల్ అసిటేట్‌తో విలీనం చేశారు. నమూనా ద్రావణాన్ని 3 × 10 mL నీటితో కడిగారు. జల పొరలను కలిపి, 10 mL ఇథైల్ అసిటేట్‌తో సంగ్రహించారు; తరువాత సేంద్రీయ పొరలను కలిపి, 3 x 10 mL ఉప్పునీటితో కడిగి, MgSO4 పై ఆరబెట్టి, వడపోశారు, తర్వాత ద్రావణిని వాక్యూమ్‌లో తొలగించారు. HPLC, 1H NMR, 13C NMR మరియు అధిక రిజల్యూషన్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (HR-MS)ల కలయిక ద్వారా విశ్లేషణకు ముందు, ఇథైల్ అసిటేట్‌ను ఉపయోగించి సిలికా జెల్‌పై కాలమ్ క్రోమాటోగ్రఫీ ద్వారా నమూనాలను శుద్ధి చేశారు.
అన్ని స్పెక్ట్రాలను ESIని అయనీకరణ మూలంగా ఉపయోగించి, థర్మోఫిషర్ ప్రెసిషన్ ఆర్బిట్రాప్ రిజల్యూషన్ మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్‌తో సేకరించారు. అన్ని నమూనాలను అసిటోనైట్రిల్‌ను ద్రావణిగా ఉపయోగించి తయారు చేశారు.
అల్యూమినియం పూత ఉన్న సిలికా ప్లేట్లపై TLC విశ్లేషణ నిర్వహించబడింది. UV కాంతి (254 nm) లేదా వనిలిన్ స్టెయినింగ్ మరియు వేడి చేయడం ద్వారా ప్లేట్లను దృశ్యమానం చేశారు.
ఆటోశాంప్లర్, కాలమ్ ఓవెన్ బైనరీ పంప్ మరియు సింగిల్ వేవ్‌లెంగ్త్ డిటెక్టర్‌తో కూడిన VWR క్రోమాస్టర్ (VWR ఇంటర్నేషనల్ లిమిటెడ్, లీటన్ బజ్జార్డ్, UK) సిస్టమ్‌ను ఉపయోగించి అన్ని నమూనాలను విశ్లేషించారు. ఉపయోగించిన కాలమ్ ACE ఈక్వివలెన్స్ 5 C18 (150 × 4.6 మిమీ, అడ్వాన్స్‌డ్ క్రోమాటోగ్రఫీ టెక్నాలజీస్ లిమిటెడ్, అబెర్డీన్, స్కాట్లాండ్).
పలుచన చేసిన ముడి చర్య మిశ్రమం (1:10 పలుచన) నుండి నేరుగా ఇంజెక్షన్లు (5 µL) చేయబడ్డాయి మరియు 1.5 mL/min ప్రవాహ రేటు వద్ద 70:30 ద్రావణి వ్యవస్థను (నక్షత్ర సంఖ్యగా సూచించబడినవి) ఉపయోగించే కొన్ని నమూనాలు మినహా, నీరు:మిథనాల్ (50:50 లేదా 70:30) తో విశ్లేషించబడ్డాయి. కాలమ్‌ను 40 °C వద్ద ఉంచారు. డిటెక్టర్ తరంగదైర్ఘ్యం 254 nm.
నమూనా యొక్క % పీక్ ఏరియాను, మిగిలిపోయిన ఆల్కైన్, కేవలం ట్రయాజోల్ ఉత్పత్తి యొక్క పీక్ ఏరియా నుండి లెక్కించారు మరియు ప్రారంభ పదార్థాన్ని ఇంజెక్ట్ చేయడం ద్వారా సంబంధిత పీక్‌లను గుర్తించడం సాధ్యమైంది.
అన్ని నమూనాలను థర్మో ఐక్యాప్ 6000 ICP-OES ఉపయోగించి విశ్లేషించారు. అన్ని క్రమాంకన ప్రమాణాలను 2% నైట్రిక్ ఆమ్లంలో 1000 ppm Cu ప్రామాణిక ద్రావణాన్ని (SPEX సర్టి ప్రిప్) ఉపయోగించి తయారు చేశారు. అన్ని ప్రమాణాలను 5% DMF మరియు 2% HNO3 ద్రావణంలో తయారు చేశారు, మరియు అన్ని నమూనాలను నమూనా DMF-HNO3 ద్రావణంలో 20 రెట్లు పలుచబరిచారు.
UAM, తుది అసెంబ్లీని నిర్మించడానికి ఉపయోగించే మెటల్ ఫాయిల్ మెటీరియల్‌ను బంధించడానికి ఒక పద్ధతిగా అల్ట్రాసోనిక్ మెటల్ వెల్డింగ్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. అల్ట్రాసోనిక్ మెటల్ వెల్డింగ్, మెటీరియల్‌ను వైబ్రేట్ చేస్తూ, బంధించాల్సిన ఫాయిల్ పొర/గతంలో ఏకీకృతం చేయబడిన పొరపై ఒత్తిడిని వర్తింపజేయడానికి వైబ్రేట్ అయ్యే మెటల్ పరికరాన్ని (హార్న్ లేదా అల్ట్రాసోనిక్ హార్న్ అని పిలుస్తారు) ఉపయోగిస్తుంది. నిరంతర ఆపరేషన్ కోసం, సోనోట్రోడ్ స్థూపాకారంగా ఉండి, మెటీరియల్ ఉపరితలంపై దొర్లుతూ, మొత్తం ప్రాంతాన్ని బంధిస్తుంది. ఒత్తిడి మరియు వైబ్రేషన్ వర్తింపజేసినప్పుడు, మెటీరియల్ ఉపరితలంపై ఉన్న ఆక్సైడ్‌లు పగుళ్లు ఏర్పడవచ్చు. నిరంతర ఒత్తిడి మరియు వైబ్రేషన్ మెటీరియల్ యొక్క అసమానతలు కూలిపోవడానికి కారణమవుతాయి 36. స్థానికంగా ప్రేరేపించబడిన వేడి మరియు ఒత్తిడితో సన్నిహిత సంబంధం అప్పుడు మెటీరియల్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ల వద్ద ఘన-స్థితి బంధానికి దారితీస్తుంది; ఇది ఉపరితల శక్తిలో మార్పుల ద్వారా సంసంజనానికి కూడా సహాయపడుతుంది48. ఈ బంధన యంత్రాంగం యొక్క స్వభావం, ఇతర యాడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ టెక్నిక్‌లలో పేర్కొన్న వేరియబుల్ మెల్ట్ టెంపరేచర్ మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత అనంతర ప్రభావాలతో సంబంధం ఉన్న అనేక సమస్యలను అధిగమిస్తుంది. ఇది వేర్వేరు పదార్థాల యొక్క బహుళ పొరలను ఒకే ఏకీకృత నిర్మాణంగా నేరుగా బంధించడానికి (అంటే, ఉపరితల మార్పు, ఫిల్లర్లు లేదా సంసంజకాలు లేకుండా) అనుమతిస్తుంది.
UAMకు అనుకూలమైన రెండవ అంశం ఏమిటంటే, లోహ పదార్థాలలో, తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా, అంటే లోహ పదార్థాల ద్రవీభవన స్థానం కంటే చాలా తక్కువగా, అధిక స్థాయిలో ప్లాస్టిక్ ప్రవాహం కనిపించడం. అల్ట్రాసోనిక్ డోలనం మరియు పీడనం కలయిక, సాంప్రదాయకంగా స్థూల పదార్థాలతో ముడిపడి ఉన్న అధిక ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల లేకుండానే, అధిక స్థాయిలో స్థానిక గ్రెయిన్ బౌండరీ మైగ్రేషన్ మరియు రీక్రిస్టలైజేషన్‌ను ప్రేరేపిస్తుంది. తుది అసెంబ్లీ నిర్మాణ సమయంలో, ఈ దృగ్విషయాన్ని ఉపయోగించి, మెటల్ ఫాయిల్ పొరల మధ్య, పొరల వారీగా క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియాత్మక భాగాలను పొందుపరచవచ్చు. ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లు 49, రీఇన్‌ఫోర్స్‌మెంట్‌లు 46, ఎలక్ట్రానిక్స్ 50, మరియు థర్మోకపుల్స్ (ఈ పరిశోధన) వంటి అంశాలన్నింటినీ క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియాత్మక మిశ్రమ అసెంబ్లీలను సృష్టించడానికి UAM నిర్మాణాలలో విజయవంతంగా పొందుపరిచారు.
ఈ పరిశోధనలో, అంతిమ ఉత్ప్రేరక ఉష్ణోగ్రత పర్యవేక్షణ మైక్రోరియాక్టర్‌ను రూపొందించడానికి UAM యొక్క విభిన్న పదార్థ బంధం మరియు అంతర్వేశన అవకాశాలు రెండింటినీ ఉపయోగించడం జరిగింది.
పల్లాడియం (Pd) మరియు ఇతర సాధారణంగా ఉపయోగించే లోహ ఉత్ప్రేరకాలతో పోలిస్తే, Cu ఉత్ప్రేరకతకు అనేక ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి: (i) ఆర్థికంగా, ఉత్ప్రేరకంలో ఉపయోగించే అనేక ఇతర లోహాల కంటే Cu తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నది మరియు అందువల్ల రసాయన ప్రాసెసింగ్ పరిశ్రమకు ఇది ఒక ఆకర్షణీయమైన ఎంపిక (ii) Cu-ఉత్ప్రేరక క్రాస్-కప్లింగ్ చర్యల పరిధి పెరుగుతోంది మరియు Pd-ఆధారిత పద్ధతులకు కొంతవరకు పూరకంగా కనిపిస్తుంది51,52,53 (iii) ఇతర లిగాండ్‌లు లేనప్పుడు కూడా Cu-ఉత్ప్రేరక చర్యలు బాగా పనిచేస్తాయి, ఈ లిగాండ్‌లు తరచుగా నిర్మాణాత్మకంగా సరళంగా మరియు కావాలనుకుంటే చౌకగా ఉంటాయి, అయితే Pd రసాయన శాస్త్రంలో ఉపయోగించేవి తరచుగా సంక్లిష్టంగా, ఖరీదైనవిగా మరియు గాలికి సున్నితంగా ఉంటాయి (iv) సంశ్లేషణలో ఆల్కైన్‌లను బంధించే సామర్థ్యానికి Cu ప్రత్యేకంగా ప్రసిద్ధి చెందింది, ఉదాహరణకు, బైమెటాలిక్-ఉత్ప్రేరక సోనోగాషిరా కప్లింగ్ మరియు అజైడ్‌లతో సైక్లోఅడిషన్ (క్లిక్ కెమిస్ట్రీ) (v) ఉల్మాన్-రకం చర్యలలో అనేక న్యూక్లియోఫైల్‌ల ఆర్యలేషన్‌ను ప్రోత్సహించగల సామర్థ్యం కూడా Cuకి ఉంది.
Cu(0) సమక్షంలో ఈ చర్యలన్నిటి యొక్క విజాతీయీకరణ ఉదాహరణలు ఇటీవల ప్రదర్శించబడ్డాయి. ఇది ప్రధానంగా ఔషధ పరిశ్రమ మరియు లోహ ఉత్ప్రేరకాల పునరుద్ధరణ మరియు పునర్వినియోగంపై పెరుగుతున్న దృష్టి కారణంగా ఉంది55,56.
1960లలో హుయిస్జెన్⁵⁷ ఆవిష్కరించిన, ఎసిటిలీన్ మరియు అజైడ్ మధ్య 1,2,3-ట్రైయాజోల్‌ను ఏర్పరిచే 1,3-డైపోలార్ సైక్లోఅడిషన్ చర్యను ఒక సినర్జిస్టిక్ ప్రదర్శన చర్యగా పరిగణిస్తారు. ఫలితంగా ఏర్పడే 1,2,3 ట్రైయాజోల్ భాగాలు, వాటి జీవసంబంధ అనువర్తనాలు మరియు వివిధ చికిత్సా ఏజెంట్లలో ఉపయోగం కారణంగా ఔషధ ఆవిష్కరణ రంగంలో ఫార్మకోఫోర్‌గా ప్రత్యేక ఆసక్తిని కలిగి ఉన్నాయి⁵⁸.
షార్ప్‌లెస్ మరియు ఇతరులు “క్లిక్ కెమిస్ట్రీ”59 అనే భావనను ప్రవేశపెట్టినప్పుడు ఈ ప్రతిచర్య మళ్ళీ ప్రాముఖ్యతను సంతరించుకుంది. హెటెరోఅటమ్ లింకేజ్ (CXC)60 ద్వారా కొత్త సమ్మేళనాలు మరియు కాంబినేటోరియల్ లైబ్రరీల వేగవంతమైన సంశ్లేషణ కోసం ఉపయోగించే దృఢమైన, నమ్మకమైన మరియు ఎంపిక చేయగల ప్రతిచర్యల సముదాయాన్ని వివరించడానికి “క్లిక్ కెమిస్ట్రీ” అనే పదాన్ని ఉపయోగిస్తారు. ఈ ప్రతిచర్యల యొక్క సంశ్లేషణ ఆకర్షణకు కారణాలు: వాటితో ముడిపడి ఉన్న అధిక దిగుబడులు, ప్రతిచర్య పరిస్థితులు సరళంగా ఉండటం, ఆక్సిజన్ మరియు నీటి నిరోధకత, మరియు ఉత్పత్తిని వేరు చేయడం సులభంగా ఉండటం61.
సాంప్రదాయ హుయిస్జెన్ 1,3-డైపోల్ సైక్లోఅడిషన్ "క్లిక్ కెమిస్ట్రీ" వర్గానికి చెందదు. అయినప్పటికీ, మెడల్ మరియు షార్ప్‌లెస్ ప్రదర్శించిన దాని ప్రకారం, ఉత్ప్రేరకం లేని 1,3-డైపోలార్ సైక్లోఅడిషన్ 62,63 తో పోలిస్తే, Cu(I) సమక్షంలో ఈ అజైడ్-ఆల్కైన్ కప్లింగ్ చర్య 107 నుండి 108 వరకు గణనీయమైన రేటు త్వరణాన్ని పొందుతుంది. ఈ మెరుగైన చర్య విధానానికి రక్షక సమూహాలు లేదా కఠినమైన చర్య పరిస్థితులు అవసరం లేదు మరియు ఇది ఒక నిర్దిష్ట కాలమానంలో (పటం 3) 1,4-డైసబ్‌స్టిట్యూటెడ్ 1,2,3-ట్రైయాజోల్స్ (యాంటీ-1,2,3-ట్రైయాజోల్) కు దాదాపు పూర్తి మార్పిడిని మరియు ఎంపికను ఇస్తుంది.
సాంప్రదాయ మరియు రాగి-ఉత్ప్రేరక హుయిస్జెన్ సైక్లోఅడిషన్ల ఐసోమెట్రిక్ ఫలితాలు. Cu(I)-ఉత్ప్రేరక హుయిస్జెన్ సైక్లోఅడిషన్లు 1,4-డైసబ్‌స్టిట్యూటెడ్ 1,2,3-ట్రైఅజోల్‌లను మాత్రమే ఇస్తాయి, అయితే ఉష్ణ ప్రేరిత హుయిస్జెన్ సైక్లోఅడిషన్లు సాధారణంగా 1,4- మరియు 1,5-ట్రైఅజోల్‌లను, అజోల్‌ల స్టీరియోఐసోమర్‌ల 1:1 మిశ్రమాన్ని ఇస్తాయి.
చాలా ప్రోటోకాల్‌లు స్థిరమైన Cu(II) మూలాల క్షయకరణాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఉదాహరణకు CuSO4 క్షయకరణం లేదా సోడియం లవణాలతో Cu(II)/Cu(0) జాతుల సహ-సంయోగం. ఇతర లోహ-ఉత్ప్రేరక చర్యలతో పోలిస్తే, Cu(I) వాడకం చవకైనది మరియు నిర్వహించడానికి సులభమైనది అనే ప్రధాన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది.
వోరెల్ మరియు ఇతరులు 65 చేసిన గతిశాస్త్ర మరియు ఐసోటోపిక్ లేబులింగ్ అధ్యయనాలు, టెర్మినల్ ఆల్కైన్‌ల విషయంలో, అజైడ్ పట్ల ప్రతి అణువు యొక్క క్రియాశీలతను ఉత్తేజపరచడంలో రెండు తుల్యాల రాగి పాల్గొంటుందని చూపించాయి. ప్రతిపాదిత యంత్రాంగం, స్థిరమైన దాత లిగాండ్‌గా π-బంధిత రాగితో, σ-బంధిత కాపర్ ఎసిటైలైడ్‌కు అజైడ్ సమన్వయం చెందడం ద్వారా ఏర్పడిన ఆరు-సభ్యుల రాగి లోహ వలయం ద్వారా కొనసాగుతుంది. వలయం సంకోచం ద్వారా ట్రయాజోలైల్ కాపర్ ఉత్పన్నాలు ఏర్పడతాయి, తరువాత ప్రోటాన్ విఘటనం జరిగి ట్రయాజోల్ ఉత్పత్తులను అందించి, ఉత్ప్రేరక చక్రాన్ని పూర్తి చేస్తుంది.
ఫ్లో కెమిస్ట్రీ పరికరాల ప్రయోజనాలు బాగా నమోదు చేయబడినప్పటికీ, ఇన్-లైన్, ఇన్-సిటు, ప్రక్రియ పర్యవేక్షణ కోసం ఈ వ్యవస్థలలో విశ్లేషణాత్మక సాధనాలను ఏకీకృతం చేయాలనే కోరిక ఉంది66,67. ఉత్ప్రేరకంగా చురుకైన, ఉష్ణ వాహక పదార్థాలతో తయారు చేయబడిన మరియు నేరుగా పొందుపరిచిన సెన్సింగ్ మూలకాలను కలిగి ఉన్న అత్యంత సంక్లిష్టమైన 3D ఫ్లో రియాక్టర్లను రూపకల్పన చేయడానికి మరియు ఉత్పత్తి చేయడానికి UAM ఒక అనువైన పద్ధతిగా నిరూపించబడింది (మూర్తి 4).
సంక్లిష్టమైన అంతర్గత ఛానల్ నిర్మాణం, పొందుపరిచిన థర్మోకపుల్స్ మరియు ఉత్ప్రేరక చర్య చాంబర్‌తో అల్ట్రాసోనిక్ యాడిటివ్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ (UAM) ద్వారా తయారు చేయబడిన అల్యూమినియం-రాగి ఫ్లో రియాక్టర్. అంతర్గత ద్రవ మార్గాలను దృశ్యమానం చేయడానికి, స్టీరియోలిథోగ్రఫీని ఉపయోగించి తయారు చేయబడిన ఒక పారదర్శక నమూనా కూడా చూపబడింది.
భవిష్యత్ సేంద్రీయ చర్యల కోసం రియాక్టర్లు తయారు చేయబడ్డాయని నిర్ధారించుకోవడానికి, ద్రావకాలను వాటి మరుగు స్థానం కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతకు సురక్షితంగా వేడి చేయాలి; వాటిని పీడనం మరియు ఉష్ణోగ్రత పరీక్షలకు గురిచేస్తారు. పెరిగిన సిస్టమ్ పీడనం (1.7 MPa)తో కూడా వ్యవస్థ స్థిరమైన మరియు నిరంతర పీడనాన్ని నిర్వహిస్తుందని పీడన పరీక్షలో తేలింది. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద H2O ను ద్రవంగా ఉపయోగించి హైడ్రోస్టాటిక్ పరీక్ష నిర్వహించబడింది.
పొందుపరిచిన (పటం 1) థర్మోకపుల్‌ను ఉష్ణోగ్రత డేటా లాగర్‌కు అనుసంధానించినప్పుడు, ఫ్లోసిన్ సిస్టమ్‌లో ప్రోగ్రామ్ చేయబడిన ఉష్ణోగ్రత కంటే థర్మోకపుల్ 6 °C (± 1 °C) చల్లగా ఉందని తేలింది. సాధారణంగా, ఉష్ణోగ్రతలో 10 °C పెరుగుదల చర్య రేటును రెట్టింపు చేస్తుంది, కాబట్టి కేవలం కొన్ని డిగ్రీల ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం కూడా చర్య రేటును గణనీయంగా మార్చగలదు. తయారీ ప్రక్రియలో ఉపయోగించే పదార్థాల అధిక ఉష్ణ వ్యాపనశీలత కారణంగా రియాక్టర్ బాడీ అంతటా జరిగే ఉష్ణోగ్రత నష్టం వల్ల ఈ వ్యత్యాసం ఏర్పడుతుంది. ఈ ఉష్ణ విచలనం స్థిరంగా ఉంటుంది, కాబట్టి చర్య సమయంలో ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రతలు చేరేలా మరియు కొలవబడేలా చూసుకోవడానికి పరికరాల అమరికలో దీనిని పరిగణనలోకి తీసుకోవచ్చు. అందువల్ల, ఈ ఆన్‌లైన్ పర్యవేక్షణ సాధనం చర్య ఉష్ణోగ్రతపై కఠినమైన నియంత్రణను సులభతరం చేస్తుంది మరియు మరింత ఖచ్చితమైన ప్రక్రియ ఆప్టిమైజేషన్ మరియు సరైన పరిస్థితుల అభివృద్ధిని సులభతరం చేస్తుంది. ఈ సెన్సార్లను పెద్ద-స్థాయి వ్యవస్థలలో చర్య ఎక్సోథర్మ్‌లను గుర్తించడానికి మరియు అనియంత్రిత చర్యలను నివారించడానికి కూడా ఉపయోగించవచ్చు.
ఈ పనిలో సమర్పించబడిన రియాక్టర్, రసాయన రియాక్టర్ల తయారీకి UAM సాంకేతికత యొక్క అనువర్తనానికి మొదటి ఉదాహరణ మరియు ఈ పరికరాల AM/3D ప్రింటింగ్‌తో ప్రస్తుతం ముడిపడి ఉన్న అనేక ప్రధాన పరిమితులను పరిష్కరిస్తుంది, అవి: (i) రాగి లేదా అల్యూమినియం మిశ్రమ లోహాల ప్రాసెసింగ్‌కు సంబంధించిన నివేదించబడిన సమస్యలను అధిగమించడం (ii) సెలెక్టివ్ లేజర్ మెల్టింగ్ (SLM)25,69 వంటి పౌడర్ బెడ్ ఫ్యూజన్ (PBF) పద్ధతులతో పోలిస్తే మెరుగైన అంతర్గత ఛానల్ రిజల్యూషన్, పేలవమైన పదార్థ ప్రవాహం మరియు గరుకైన ఉపరితల ఆకృతి26 (iii) తగ్గిన ప్రాసెసింగ్ ఉష్ణోగ్రత, ఇది సెన్సార్ల ప్రత్యక్ష బంధాన్ని సులభతరం చేస్తుంది, ఇది పౌడర్ బెడ్ సాంకేతికతలో సాధ్యం కాదు, (v) పాలిమర్ ఆధారిత భాగాల యొక్క పేలవమైన యాంత్రిక లక్షణాలను మరియు వివిధ రకాల సాధారణ సేంద్రీయ ద్రావకాలకు వాటి సున్నితత్వాన్ని అధిగమించడం17,19.
నిరంతర ప్రవాహ పరిస్థితులలో రాగి-ఉత్ప్రేరక ఆల్కైన్ అజైడ్ సైక్లోఅడిషన్ చర్యల శ్రేణి ద్వారా రియాక్టర్ యొక్క కార్యాచరణ ప్రదర్శించబడింది (పటం 2). పటం 4లో వివరించబడిన అల్ట్రాసోనిక్-ప్రింటెడ్ రాగి రియాక్టర్‌ను ఒక వాణిజ్య ప్రవాహ వ్యవస్థతో అనుసంధానించి, సోడియం క్లోరైడ్ సమక్షంలో ఎసిటిలీన్ మరియు ఆల్కైల్ గ్రూప్ హాలైడ్‌ల యొక్క ఉష్ణోగ్రత-నియంత్రిత చర్య ద్వారా వివిధ 1,4-డైసబ్‌స్టిట్యూటెడ్ 1,2,3-ట్రైయాజోల్‌ల లైబ్రరీ అజైడ్‌లను సంశ్లేషణ చేయడానికి ఉపయోగించారు (పటం 3). నిరంతర ప్రవాహ విధానాన్ని ఉపయోగించడం వల్ల బ్యాచ్ ప్రక్రియలలో తలెత్తే భద్రతాపరమైన ఆందోళనలను తగ్గించవచ్చు, ఎందుకంటే ఈ చర్య అత్యంత చురుకైన మరియు ప్రమాదకరమైన అజైడ్ ఇంటర్మీడియట్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది [317], [318]. ప్రారంభంలో, ఫినైల్ ఎసిటిలీన్ మరియు అయోడోఈథేన్ యొక్క సైక్లోఅడిషన్ కోసం చర్యను ఆప్టిమైజ్ చేశారు (పథకం 1 – ఫినైల్ ఎసిటిలీన్ మరియు అయోడోఈథేన్ యొక్క సైక్లోఅడిషన్) (పటం 5 చూడండి).
ఆప్టిమైజేషన్ కోసం ఫినైల్ ఎసిటిలీన్ మరియు అయోడోఈథేన్ మధ్య హుయిస్జెన్ సైక్లోఅడిషన్ 57 స్కీమ్ యొక్క ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన (దిగువ) స్కీమ్‌లో పొందిన ఫ్లో సిస్టమ్‌లోకి (కుడివైపు పైన) 3DP రియాక్టర్‌ను చేర్చడానికి ఉపయోగించిన సెటప్ యొక్క స్కీమాటిక్ మరియు ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన పారామితులు రియాక్షన్ కన్వర్షన్ రేటును చూపుతుంది.
రియాక్టర్ యొక్క ఉత్ప్రేరక భాగంలో కారకాల నివాస సమయాన్ని నియంత్రించడం ద్వారా మరియు నేరుగా అనుసంధానించబడిన థర్మోకపుల్ ప్రోబ్‌తో చర్య ఉష్ణోగ్రతను నిశితంగా పర్యవేక్షించడం ద్వారా, చర్య పరిస్థితులను తక్కువ సమయం మరియు పదార్థ వినియోగంతో త్వరగా మరియు కచ్చితంగా ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు. 15 నిమిషాల నివాస సమయం మరియు 150 °C చర్య ఉష్ణోగ్రతను ఉపయోగించినప్పుడు అత్యధిక మార్పిడులు లభించాయని త్వరగా నిర్ధారించబడింది. MODDE సాఫ్ట్‌వేర్ యొక్క గుణాంక ప్లాట్ నుండి, నివాస సమయం మరియు చర్య ఉష్ణోగ్రత రెండూ ముఖ్యమైన మోడల్ పదాలుగా పరిగణించబడతాయని చూడవచ్చు. ఈ ఎంచుకున్న పదాలను ఉపయోగించి అంతర్నిర్మిత ఆప్టిమైజర్‌ను అమలు చేయడం ద్వారా, ప్రారంభ పదార్థం యొక్క పీక్ ఏరియాలను తగ్గిస్తూ ఉత్పత్తి పీక్ ఏరియాలను పెంచడానికి రూపొందించిన చర్య పరిస్థితుల సమితి ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఈ ఆప్టిమైజేషన్ ట్రయాజోల్ ఉత్పత్తి యొక్క 53% మార్పిడిని అందించింది, ఇది 54% మోడల్ అంచనాతో దగ్గరగా సరిపోలింది.
ఈ చర్యలలో జీరో-వాలెంట్ రాగి ఉపరితలాలపై కాపర్(I) ఆక్సైడ్ (Cu2O) ఒక ప్రభావవంతమైన ఉత్ప్రేరక జాతిగా పనిచేయగలదని సాహిత్యం చూపిస్తున్నందున, ఫ్లోలో చర్యను నిర్వహించడానికి ముందు రియాక్టర్ ఉపరితలాన్ని ముందుగా ఆక్సీకరణం చేసే సామర్థ్యాన్ని పరిశోధించడం జరిగింది70,71. ఆ తర్వాత ఫినైల్ ఎసిటిలీన్ మరియు అయోడోఈథేన్ మధ్య చర్యను సరైన పరిస్థితులలో మళ్ళీ నిర్వహించి, దిగుబడులను పోల్చడం జరిగింది. ఈ తయారీ ప్రారంభ పదార్థం యొక్క మార్పిడిలో గణనీయమైన పెరుగుదలకు దారితీసిందని గమనించబడింది, ఇది >99%గా లెక్కించబడింది. అయితే, HPLC ద్వారా పర్యవేక్షించినప్పుడు, ఈ మార్పిడి సుమారు 90 నిమిషాల వరకు అధికంగా సాగిన చర్య సమయాన్ని గణనీయంగా తగ్గించిందని, ఆ తర్వాత క్రియాశీలత స్థిరపడి "స్థిర స్థితి"కి చేరుకున్నట్లు కనిపించిందని తేలింది. ఈ పరిశీలన, ఉత్ప్రేరక క్రియాశీలతకు మూలం జీరో-వాలెంట్ రాగి సబ్‌స్ట్రేట్ నుండి కాకుండా ఉపరితల రాగి ఆక్సైడ్ నుండి లభిస్తుందని సూచిస్తుంది. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద Cu లోహం సులభంగా ఆక్సీకరణం చెంది CuO మరియు Cu2Oలను ఏర్పరుస్తుంది, ఇవి స్వీయ-రక్షక పొరలు కావు. ఇది సహ-సంఘటన కోసం సహాయక కాపర్(II) మూలాన్ని జోడించాల్సిన అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది71.