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旋轉反應器-自組織化工廠

由於離心力和使用不同密度的液體,可以建立自組織化工廠。 波蘭提出的旋轉反應堆的想法不僅聰明,而且很漂亮。 這項研究被放在著名的《自然》雜誌的封面上。

波蘭-韓國小組展示瞭如何在不依靠複雜植物系統,...離心力的情況下,同時進行一系列複雜的化學反應。 該出版物的第一作者是Dr. Dr.。 Olgierd Cybulski,在韓國蔚山國立科學技術學院(UNIST)工作。


旋轉化學反應器

-我們展示瞭如何準備自組織化工廠-描述了出版物的相應作者Bartosz Grzybowski教授(也是UNIST和波蘭科學院的有機化學研究所)。 他補充說,他已經有了一個想法,如何製造這樣的化學旋轉反應器……以從電池中的液體中回收鋰。

甚至可以在午餐期間觀察到不同密度的液體會形成未混合層的事實-凝視著肉湯。 湯脂肪漂浮在頂部,因為它的稠度不如湯的水部分。

在家裡,可以得到更複雜的體驗:將許多不同密度的液體緩慢地一次倒入一個容器中。 您可以從最濃密的蜂蜜,楓糖漿,洗碗皂,水,植物油到最稀有的煤油開始。 如果此過程發生得足夠慢,您會看到不同顏色的層彼此分離,並且在此(不可食用的)所謂的“密度”列中沒有混合。
但是如果這種密度柱開始非常非常快地旋轉-使容器繞垂直軸旋轉(就像在陶輪上,但是要快得多-例如每分鐘2,6萬轉),則表明隨後的層形成同心戒指。 最輕的液體直徑較小,並且最靠近離心機的中心放置,而最濃的液體則放在更靠近離心機邊緣的大圈中。 離心力是重要的因素,因為離心力開始主導液體的表面張力。 可以實現非常薄的液體層-可達0,15毫米甚至更薄-沒有混合的風險。 如果正確選擇了液體的密度,科學家已經證明,在繞公共軸旋轉的離心機中,可以得到多達20個有色環。

圖像來源:封面自然:第586卷,7827年1月2020日發行XNUMX

自組織工廠

密度的旋轉柱本身就是極其美學的物理實驗。 但是,Bartosz Grzybowski教授和他的團隊表明了化學家可以使用多少。 可以製造不同密度的旋轉液體,以使每種液體都包含化學反應所需的不同試劑。

假設將化合物倒入離心機的中心。 它通過離心機擴散,並與最稀有的最內層接觸後開始擴散。 但這就是發生化學反應並形成新化學物質的地方。 它還開始擴散並到達下一個較密的層,在該處進行下一個化學反應。 創建了另一個產品。 依此類推,直到我們從起始產品獲得最終產品為止。



多虧了紡絲密度柱,許多化學反應自發地發生。 無需進行一系列實驗,不需要許多容器,混合器或試管。

由於環非常薄且接觸面積大,因此環之間連接的擴散在相對較短的時間內發生(比固定柱時要短得多)。
可能的應用

Grzybowski教授指出,這種自組織化工廠可以找到工業應用-例如用於從混合物中分離成分。 在《自然》雜誌上的一篇文章中,研究人員展示了在這種紡絲實驗中如何從發酵麥芽汁中獲得氨基酸(蛋白質成分)。

-以類似的方式,也可以這樣做以從電池後的混合物中回收鋰。 “仍然沒有好的方法可以做到這一點,”化學家說。