Agitado y mezclado: flujo segmentado oscilatorio para la evolución controlada del tamaño de nanomateriales coloidales

Introducimos el flujo segmentado oscilatorio como un formato microfluídico compacto que acomoda reacciones químicas lentas para el procesamiento en fase de solución de nanomateriales coloidales. La estrategia permite monitorear el progreso de la reacción en un rango dinámico de hasta 80 decibelios (es decir, tiempos de residencia de hasta un día, equivalentes a 720-14,400 veces el tiempo de mezcla) desde solo una ubicación de detección. Se formó inicialmente un tren de burbujas de gas alternas y compartimentos de reacción líquida (flujo segmentado), se detuvo y luego se sometió a un movimiento de ida y vuelta consistente. El flujo segmentado oscilatorio se obtuvo al manipular periódicamente las presiones en la entrada y salida del dispositivo a través de señales de onda cuadrada generadas por válvulas solenoides no mojadas. El formato fácilmente implementable redujo significativamente la huella del dispositivo en comparación con el flujo segmentado continuo. Investigamos la mejora de la mezcla para longitudes de segmentos líquidos, amplitudes de oscilación y frecuencias de oscilación variables. El grabado de nanobarras de oro sirvió como un estudio de caso para ilustrar la utilidad del enfoque para la caracterización dinámica y el control preciso del tamaño y la forma de los nanomateriales coloidales durante 5 horas. Los flujos segmentados oscilatorios serán beneficiosos para una amplia gama de aplicaciones de lab-on-a-chip que requieren tiempos de procesamiento largos.