Sanal fotoreaktör, tepkime tüplerinde ışığın daha eşit dağılmasını sağladı
Amsterdam’daki araştırmacılar, tepkime kaplarına ışığın ulaşmasını iyileştirmek için bir fotoreaktörün sanal modelini fiziksel deneylerle birleştirdi. Hakemli çalışmada ışın izleme ve tasarım araması, 16 tüpte hem ışık yakalamayı hem dağılımın eşitliğini hedefledi. Üç boyutlu baskıyla üretilen tasarım, kimyasal ölçümler ve ışıkla yürüyen bir tepkimeyle sınandı. Başka aygıtlarda kullanılması ayrıca doğrulama gerektiriyor.
Bilim··Gece
Sanal reaktör, ışığın her tüpe ulaşmasını hesapladı
Amsterdam’daki araştırmacılar, ışıkla yürüyen kimyasal tepkimelerde kullanılan bir reaktörü yeniden tasarlamak için aygıtın sanal modeli olan dijital ikizini kurdu. Hakemli deneysel çalışma, 16 tüpü, yaklaşık 474 nanometrelik mavi ışık kaynaklarının yayılımını ve yüzeylerden yansımaları hesaba kattı. Tasarım araması, tek bir konumu parlaklaştırmakla yetinmeyip hem yakalanan toplam ışığı hem farklı kaplara ne kadar eşit dağıldığını değerlendirdi.[1]
Basılan tasarım kimyasal ölçümlerle sınandı
Yansıtıcının biçimi ile tüplerin konumu birlikte değiştirildi. Ekip, seçtiği tasarımları polilaktik asit kullanarak üç boyutlu yazıcıda bastı. İç yüzeylere, ışığı yansıtacak alüminyum bant ekledi. Araştırmacılar, soğurulan ışığı bilinen bir kimyasal değişimden hesaplayan potasyum ferrioksalat ışıkölçümüyle modelin öngördüğü foton dağılımını sınadı. Kimyasal sınamada kullanılan Suzuki–Miyaura çapraz eşleşmesinin verimi, kapların aldığı ışıkla birlikte değişti. Soğurulan fotonların hesaba katılması, aygıttan kaynaklanan farkları kimyasal dönüşümden ayırmaya yardımcı oldu.[1]
Tepkimenin sonucu kimyasal koşullara da bağlı
Nikel derişiminin değiştirilmesi, ışık soğurulmasında buna denk bir değişim gerektirmeden tepkimeyi etkiledi. Oluşan ürünü soğurulan fotonlarla ilişkilendiren kuantum verimi, sınanan koşullarda yüzde 1’in altında kaldı. Deneylerde kullanılan ışık kaynakları, kaplar ve yansıtıcılar ile kimyasal koşullar sonuçların kapsamını belirliyor. Yöntemin başka bir aygıtta veya kimyasal sistemde kullanılması, o sisteme ait dijital ikizin ayrıca doğrulanmasını gerektiriyor. Sonuçlar, bütün fotokimyasal tepkimeler için en iyi tasarımı belirlemiyor.[1]
