Wirujący reaktor na okładce Nature

Prof. Bartosz Grzybowski z Instytutu Chemii Organicznej PAN i uniwersytetu UNIST w Korei Poludniowej wraz z zespołem udowadnia, że można zastąpić niektóre skomplikowane urządzenia laboratoryjne jednym „wirującym” reaktorem. Za pomocą siły odśrodkowej, umieszczone w reaktorze ciecze o różnych gęstościach są rozdzielone by później, na skutek zmian szybkości obrotów urządzenia, ulec serii reakcji chemicznych. Nowatorskie rozwiązanie zaproponowane przez badaczy trafiło na okładkę najnowszego numeru prestiżowego czasopisma naukowego – „Nature”.

Nature.jpg
Od lat naukowcy szukali rozwiązań, które umożliwiłyby przeprowadzanie serii wieloetapowych, skomplikowanych reakcji chemicznych bez nadzoru człowieka. Dzięki zastosowaniu nowatorskiego rozwiązania zaproponowanego przez prof. Grzybowskiego i jego zespół, nie będzie już potrzeby angażowania inżynierów do konfigurowania i kontrolowania przebiegu procesów. Ciągi reakcji w wirującym reaktorze niejako zachodzą „same”.

Jak działa wirujący reaktor

Zasada działania reaktora jest prosta – w pojemniku obracającym się wokół własnej osi umieszcza się ciecze o różnych gęstościach. Na ciecze działa siła odśrodkowa, co powoduje ich rozdzielenie się. Można to zaobserwować jako serię różnobarwnych okręgów o wspólnym środku. Ciecze o najmniejszej gęstości będą najbliżej środka, a te o największej, na obrzeżach naczynia. Grubość jednego okręgu może być bardzo mała – nawet 150 mikrometrów. Aby częściowo wymieszać warstwy przy powierzchniach ich styku (nie niszcząc przy tym całej wielowarstwowej struktury) i tym samym zwiększyć wydajność transportu między warstwami, by zapoczątkować sekwencje reakcji, wystarczy przyśpieszyć lub zwolnić szybkość obrotów urządzenia.

Szerokie zastosowanie w laboratoriach

Badacze podkreślają, że „koncentryczne reaktory ciekłe mogą stać się użytecznym dodatkiem do zestawu narzędzi (…) w małej i średniej skali laboratoriach”.

W prace nad reaktorem zaangażowani byli: Mirosław Dygas, Barbara Mikulak-Klucznik, Tomasz Klucznik z Instytutu Chemii Organicznej PAN, Olgierd Cybulski, Marta Siek, Yaroslav I. Sobolev z IBS Center for Soft and Living Matter, Uniwersytetu UNIST z Korei Południowej oraz Seong Yeol Choi i Robert J. Mitchell z Wydziału Nauk Przyrodniczych, Uniwersytetu UNIST z Korei Południowej.

Cały artykuł Concentric liquid reactors for chemical synthesis and separation