С помощью жидкостной 3D-печати удалось создать новые флюидные наноустройства

Исследователи применили новый метод трехмерной (3D) печати для создания флюидного устройства, которое может быть использовано для выполнения широкого спектра задач, от изготовления материалов для элементов питания до скрининга потенциальных лекарственных средств.

Системы включают в себя несмешивающиеся жидкости, удерживаемые в неравновесных формах с помощью разделяющей компоновки и сжатия поверхностно-активных веществ в виде наночастиц-полимеров, которые обладают значительным потенциалом для катализа, химического разделения, накопления энергии и конверсии. Однако управление пространственной функциональностью внутри них и сопряжение процессов на обоих этапах остаются проблемой.

Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Калифорния, США) использовали поверхностно-активные вещества полимерной наноглины на границе раздела нефть-вода для получения полупроницаемой мембраны между жидкостями. Каналы потока были изготовлены с использованием микроструктурированной двумерной подложки и трехмерной жидкостной печати. Анионные стенки аппарата были функционализированы катионными мелкими молекулами, ферментами и коллоидными нанокристаллическими катализаторами. Трехмерная печать использовалась для построения мостов между каналами, соединяя их таким образом, чтобы проходящее через них химическое вещество встречало катализаторы в определенном порядке, вызывая каскад реакций для получения конкретных химических соединений.

В онлайн-выпуске журнала Nature Communications от 6 марта 2019 года исследователи сообщили, что в каналах под потоком могут выполняться многоступенчатые химические трансформации, а также осуществляться селективный массовый транспорт через границу жидкость-жидкость для линейных разделений. В конечном счете, все эти жидкостные системы уже автоматизированы с помощью насосов, детекторов и систем управления, далее предстоит лишь раскрыть их потенциал к химической логике и машинному обучению.

“Мы продемонстрировали замечательную вещь. Наше трехмерное печатное устройство может быть запрограммировано на проведение многоступенчатых сложных химических реакций по требованию, — сказал старший автор доктор Бретт Хелмс (Brett Helms), научный сотрудник Национальной лаборатории Лоуренса Беркли. — Ещё более удивительно то, что эта универсальная платформа может быть реконфигурирована для эффективного и точного комбинирования молекул для формирования специфических продуктов, таких как органические материалы для элементов питания. Форма и функции этих устройств ограничены только изобретательностью исследователя. Автономный синтез является интересной, перспективной областью для химической промышленности, и наша технология для устройств трехмерной печати способна помочь заложить основы в этой сфере”.

Ссылки по теме:
Lawrence Berkeley National Laboratory