Todo-líquido “laboratório dos pesquisadores 3D-print do laboratório de Berkeley em uma microplaqueta”

Os pesquisadores no laboratório nacional do Lawrence Berkeley da GAMA (laboratório de Berkeley) têm 3D-printed um dispositivo do todo-líquido que, com o clique de um botão, possa ser por encomenda repetidamente reconfigurado para servir uma vasta gama de aplicações - de fazer materiais da bateria a selecionar candidatos da droga.

“O que nós demonstramos é notável. Nosso dispositivo 3D-printed pode ser programado realizar multistep, as reacções químicas complexas por encomenda,” disse os lemes de Brett, um cientista do pessoal na divisão de ciências dos materiais do laboratório de Berkeley e na fundição molecular (http://foundry.lbl.gov/), que conduziu o estudo. “O que é ainda mais surpreendente é que esta plataforma versátil pode ser reconfigurada as moléculas da liga para formar a eficientemente e precisamente produtos muito específicos, tais como materiais orgânicos da bateria.”

Os resultados do estudo, que foram relatados nas comunicações da natureza do jornal, estão os mais atrasados em uma série de experiências no laboratório de Berkeley que fabricam materiais do todo-líquido com uma impressora 3D.

No ano passado, um estudo co-sido o autor por lemes e Thomas Russell, um pesquisador de visita da universidade de Massachusetts em Amherst que conduz os conjuntos Interfacial adaptáveis para o programa estruturado dos líquidos na divisão de ciências dos materiais do laboratório de Berkeley, aberta caminho uma técnica nova para imprimir várias estruturas líquidas - das gotas às roscas de roda do líquido - dentro de um outro líquido.

“Em seguida que a demonstração bem sucedida, um grupo de nós reuniu para conceituar em como nós poderíamos usar a impressão líquida para fabricar um dispositivo de funcionamento,” disse lemes. “Então ocorreu-nos: Se nós podemos imprimir líquidos nos canais definidos e índices do fluxo através deles sem os destruir, a seguir nós poderíamos fazer dispositivos fluidic úteis para uma vasta gama de aplicações, dos novos tipos de laboratórios químicos miniaturizados mesmo às baterias e aos dispositivos electrónicos.”

Para fazer ao 3D-printable o dispositivo fluidic, o autor principal Wenqian Feng, um pesquisador pos-doctoral na divisão de ciências dos materiais do laboratório de Berkeley, projectou uma carcaça do vidro especialmente modelado. Quando dois líquidos - partículas de contenção de uma argila do nanoscale, umas outras partículas de contenção do polímero - são imprimidos na carcaça, vêm junto na relação dos dois líquidos e dentro dos milissegundos formam um canal ou uma câmara de ar muito fina aproximadamente 1 milímetro no diâmetro.

Uma vez que os canais são formados, os catalizadores podem ser colocados nos canais diferentes do dispositivo. O usuário pode então as pontes 3D-print entre os canais, conectando os de modo que um produto químico que corre através d catalizadores dos encontros em um pedido específico, ajustando fora uma cascata das reacções químicas fazer compostos químicos específicos. E quando controlado por um computador, este processo complexo pode ser automatizado “para executar as tarefas associadas com a colocação do catalizador, para construir pontes líquidas dentro do dispositivo, e as seqüências da reacção da corrida necessários para fazer moléculas,” disse Russell.

O dispositivo a multitarefas pode igualmente ser programado para funcionar como um sistema circulatório artificial que separe as moléculas que correm através do canal e remova automaticamente os byproducts indesejáveis quando continuar a imprimir uma seqüência das pontes aos catalizadores específicos, e realize as etapas da síntese química.

“O formulário e as funções destes dispositivos são limitados somente pela imaginação do pesquisador,” lemes explicados. “A síntese autônoma é uma área de interesse emergente na química e nas comunidades dos materiais, e nossa técnica para os dispositivos 3D-printing para a química do fluxo do todo-líquido poderia ajudar a jogar um papel importante em estabelecer o campo.”

Russell adicionado: “A combinação de experiência da ciência e da química de materiais no laboratório de Berkeley, junto com as facilidades do usuário da mundo-classe disponíveis aos pesquisadores do mundo inteiro, e o talento novo que é desenhado ao laboratório são originais. Nós não poderíamos ter desenvolvido este programa em qualquer outro lugar.”

O plano seguinte dos pesquisadores para electrificar as paredes do dispositivo usando nanoparticles condutores para expandir os tipos de reacções que podem ser exploradas. “Com nossa técnica, nós pensamos que deve igualmente ser possível criar circuitos do todo-líquido, células combustíveis, e mesmo baterias,” disse lemes. “Foi realmente emocionante para que nossa equipe combine a química da fluídica e do fluxo em uma maneira que fosse de fácil utilização e usuário-programável.”

Source: https://newscenter.lbl.gov/2019/04/25/researchers-3d-print-a-lab-on-a-chip/