突破挑戰(zhàn)！科學(xué)家設(shè)計(jì)出新型液液反應(yīng)器

液液反應(yīng)是一類重要的化學(xué)反應(yīng)。增加傳質(zhì)通量和改善反應(yīng)后的分離問題一直是科學(xué)家們致力于解決的兩大難點(diǎn)。人們通常在反應(yīng)體系中加入相轉(zhuǎn)移催化劑配合機(jī)械攪拌來實(shí)現(xiàn)這一功能，但新組分的引入增加了分離難度并且可能對(duì)反應(yīng)體系造成干擾。因此，在不添加額外組分的條件下，僅通過反應(yīng)器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)強(qiáng)化和改善分離的目的仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。近日，大連理工大學(xué)教授陶勝洋團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)出新型液液反應(yīng)器，突破了傳統(tǒng)挑戰(zhàn)。相關(guān)成果發(fā)表在《自然·通訊》。

團(tuán)隊(duì)受合胞體的多細(xì)胞核結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞膜的水-油-水界面啟發(fā)，設(shè)計(jì)了一種細(xì)胞反應(yīng)器。該細(xì)胞反應(yīng)器可以視為由多個(gè)細(xì)胞單元簡(jiǎn)單堆積形成。這種堆積結(jié)構(gòu)強(qiáng)化了功能，并提供了更高的機(jī)械強(qiáng)度。不同的細(xì)胞單元具有不同的桁架結(jié)構(gòu)，因此帶來不同固-液和液-液接觸特征。從力分析和能量分析兩方面研究了設(shè)計(jì)細(xì)胞反應(yīng)器的基本原理，固液粘附力與液體重力的平衡決定了細(xì)胞能否持有液體。從表界面能量角度分析，得出了細(xì)胞反應(yīng)器的持液條件，由此搭建了設(shè)計(jì)細(xì)胞反應(yīng)器理論基礎(chǔ)，并為后續(xù)研究人員設(shè)計(jì)細(xì)胞反應(yīng)器提供了指導(dǎo)。隨后，團(tuán)隊(duì)使用細(xì)胞反應(yīng)器進(jìn)行了一系列液液反應(yīng)，絕大多數(shù)反應(yīng)都取得了95%以上的產(chǎn)率。

在反應(yīng)結(jié)束后，僅需要將細(xì)胞反應(yīng)器從燒瓶中向上提拉取出，無需其他操作即可實(shí)現(xiàn)水油兩相的分離。