Sfruttare la luce in Cina: microreattori di stampa 3D per la fotocatalisi
In ” Fluorescent Fluid in 3D-Printed Microreactors for the Acceleration of Photocatalytic Reactions “, i ricercatori cinesi dell’università tecnologica di Dalian stanno scoprendo nuovi modi per creare reazioni fotocatalitiche, ma si rendono conto dei miglioramenti nella creazione di strumenti per applicazioni come sfruttare la luce e altri energia. La stampa 3D può svolgere un ruolo in così tanti campi diversi perché consente alle persone di creare strumenti, componenti o dispositivi di cui possono aver bisogno per completare esperimenti e, in definitiva, processi.
Qui, gli autori Lijing Zhang, Zhigang Zhu, Bofan Liu, Chong Li, Yongxian Yu, Shengyang Tao e Tingju Li stanno esplorando metodi per regolare le lunghezze d’onda della luce e creare una migliore standardizzazione nei microreattori, usando tecniche di stampa 3D per realizzare un microreattore che può tenere fluido fluorescente per sfruttare e quindi convertire la luce.
Come spesso accade nella scienza, i ricercatori lavorano dal concetto di base di come la luce influisce sugli organismi in natura, fornendo loro l’impulso di crescere attraverso la fotosintesi. Gli autori sottolineano che gli umani hanno lavorato per sfruttare la luce poiché hanno capito che era una possibilità con l’uso di fotoreattori e la tecnologia di accompagnamento. Con i microreattori, possono rendere più efficiente il processo di sfruttamento della luce, creando un “percorso di luce” più breve.
Per creare le reazioni fotochimiche desiderate, gli autori realizzano che la luce con il tipo corretto di lunghezza d’onda è necessaria e non facile da ottenere.
“Alcune fonti luminose con una lunghezza d’onda particolare sono costose o difficili da ottenere, il che limita fortemente il progresso di molte reazioni fotochimiche”, affermano i ricercatori.
I luminofori possono essere una buona alternativa, comunque. Questi coloranti fluorescenti o punti quantici consentono modi meno costosi di sfruttare la luce, sebbene il profilo di emissione debba corrispondere “al massimo assorbimento del fotocatalizzatore o del fotosensibilizzatore utilizzato nella reazione fotochimica target”. La distribuzione dei “mezzi di conversione della luce” deve essere controllabile nello spazio 3D e dovrebbe anche offrire flessibilità nell’abbinare le reazioni per massimizzare l’uso. Per questo progetto, gli autori hanno creato un microreattore fotochimico fluido fluorescente (FFPM) di uso generale con un canale di luce fluorescente e un canale di reazione. Gli autori sottolineano che questi due canali sono fondamentali per l’FFPM, con la sua caratteristica più importante essendo che può tradurre le lunghezze d’onda necessarie per la reazione.
“Con l’aiuto della progettazione assistita da computer, la stampa 3D può fabbricare comodamente gli FFPM con canali di luce e canali di reazione di diverse strutture. Dopo che il microreattore è stato fabbricato, fluidi contenenti coloranti fluorescenti sono stati iniettati nel canale di luce per svolgere le funzioni di raccolta della luce e conversione della lunghezza d’onda, ottenendo un FFPM completo. ”
Sfruttando non solo la luce, ma anche i vantaggi della stampa 3D, gli autori sono stati in grado di godere dell’autosufficienza nella creazione di microreattori, insieme alla velocità di produzione e alla convenienza; infatti, la stampa 3D di un fotoreattore costa meno di $ 5.
“Per i solventi più comuni, quali acqua, toluene, isopropanolo, etanolo e acetonitrile, la resina fotosensibile può funzionare ininterrottamente per circa 4 giorni. Pertanto, il nostro FFPM può essere applicato a varie reazioni fotochimiche in diversi solventi “, hanno affermato i ricercatori.
“Questa strategia troverà ampia applicazione nello studio dei meccanismi fotochimici e nella produzione di preziosi composti chimici per la sua praticità e flessibilità operativa, come prodotti farmaceutici, pesticidi e prodotti chimici di precisione”.
