Mikrofluidsegmenttechnik - Versionsgeschichte

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	{{Überarbeiten\|DOIs fehlen}}		{{Überarbeiten\|DOIs fehlen}}
	Die '''Mikrofluidsegmenttechnik'''<ref>{{Literatur\|Autor=J. M. Köhler et al.\|Titel=Digital reaction technology by micro segmented flow – components, concepts and applications\|Sammelwerk=[[Chemical Engineering Journal]]\|Band=101\|Nummer=1–3\|~~Jahr~~=2004\|Seiten=201–216\|DOI=10.1016/j.cej.2003.11.025}}</ref> gehört zu den Methoden der tropfenbasierten [[Mikrofluidik]],<ref>{{Literatur\|Autor=Shia-Yen Teh, Robert Lin, Lung-Hsin Hung, Abraham P. Lee\|Titel=Droplet microfluidics\|Sammelwerk=[[Lab on a Chip]]\|Band=8\|Nummer=2\|~~Jahr~~=2008~~\|Monat=1~~\|Seiten=198–220\|DOI=10.1039/B715524G}}</ref> bei denen viele Einzeltropfen durch eine inerte Trägerflüssigkeit voneinander separiert sind und dadurch wie individuelle kleine Reaktoren genutzt werden können.<ref>{{Literatur\|Autor=Helen Song et al.\|Titel=Reactions in Droplets in Microfluidic Channels\|Sammelwerk=Angewandte Chemie\|WerkErg=''International Edition''\|Band=~~Bd.~~ 45\|Nummer=44\|Verlag=Wiley\|Ort=Weinheim\|~~Jahr~~=2006\|ISSN=1521-3773\|Seiten=7336–7356}}</ref> In den meisten Fällen werden die Fluidsegmente durch eine wässrige Phase gebildet, während eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit wie z. B. Öle oder flüssige Perfluoralkane die Trägerphase bilden. Die Fluidsegmente entstehen durch das Einleiten der wässrigen Phase in die Trägerphase, wenn diese durch eine Kapillare oder einen Mikrokanal geleitet wird. Durch das Zusammenführen der beiden nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten wird die Flüssigkeitssäule segmentiert. Die dabei gebildeten einzelnen Tropfenvolumina sind vom Kanaldurchmesser abhängig und liegen typischerweise im Nanoliter- oder oberen Pikoliterbereich.		Die '''Mikrofluidsegmenttechnik'''<ref>{{Literatur \|Autor=J. M. Köhler et al. \|Titel=Digital reaction technology by micro segmented flow – components, concepts and applications \|Sammelwerk=[[Chemical Engineering Journal]] \|Band=101 \|Nummer=1–3 \|Datum=2004 \|Seiten=201–216 \|DOI=10.1016/j.cej.2003.11.025}}</ref> gehört zu den Methoden der tropfenbasierten [[Mikrofluidik]],<ref>{{Literatur \|Autor=Shia-Yen Teh, Robert Lin, Lung-Hsin Hung, Abraham P. Lee \|Titel=Droplet microfluidics \|Sammelwerk=[[Lab on a Chip]] \|Band=8 \|Nummer=2 \|Datum=2008-01 \|Seiten=198–220 \|DOI=10.1039/B715524G}}</ref> bei denen viele Einzeltropfen durch eine inerte Trägerflüssigkeit voneinander separiert sind und dadurch wie individuelle kleine Reaktoren genutzt werden können.<ref>{{Literatur \|Autor=Helen Song et al. \|Titel=Reactions in Droplets in Microfluidic Channels \|Sammelwerk=Angewandte Chemie \|WerkErg=''International Edition'' \|Band=Band 45 \|Nummer=44 \|Verlag=Wiley \|Ort=Weinheim \|Datum=2006 \|ISSN=1521-3773 \|Seiten=7336–7356}}</ref> In den meisten Fällen werden die Fluidsegmente durch eine wässrige Phase gebildet, während eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit wie z. B. Öle oder flüssige Perfluoralkane die Trägerphase bilden. Die Fluidsegmente entstehen durch das Einleiten der wässrigen Phase in die Trägerphase, wenn diese durch eine Kapillare oder einen Mikrokanal geleitet wird. Durch das Zusammenführen der beiden nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten wird die Flüssigkeitssäule segmentiert. Die dabei gebildeten einzelnen Tropfenvolumina sind vom Kanaldurchmesser abhängig und liegen typischerweise im Nanoliter- oder oberen Pikoliterbereich.

	Im Unterschied zu anderen mikrofluidischen Verfahren werden in der Mikrofluidsegmenttechnik die Tropfen geordnet geführt, so dass sie über den gesamten Prozessverlauf ihre anfangs erhaltene Reihenfolge beibehalten. Auf diese Weise bleiben Anfangsinformationen wie z. B. Startkonzentrationen und damit die Individualität und Adressierbarkeit der einzelnen Tropfen erhalten. Deshalb ist die Mikrofluidsegmenttechnik besonders für Mess- und Experimentreihen geeignet, bei denen individuelle Proben prozessiert werden oder in denen Konzentrationsreihen oder zwei- und mehrdimensionale Konzentrationsräume untersucht werden.		Im Unterschied zu anderen mikrofluidischen Verfahren werden in der Mikrofluidsegmenttechnik die Tropfen geordnet geführt, so dass sie über den gesamten Prozessverlauf ihre anfangs erhaltene Reihenfolge beibehalten. Auf diese Weise bleiben Anfangsinformationen wie z. B. Startkonzentrationen und damit die Individualität und Adressierbarkeit der einzelnen Tropfen erhalten. Deshalb ist die Mikrofluidsegmenttechnik besonders für Mess- und Experimentreihen geeignet, bei denen individuelle Proben prozessiert werden oder in denen Konzentrationsreihen oder zwei- und mehrdimensionale Konzentrationsräume untersucht werden.

	== Pfropfenströmung und enge Verweilzeitverteilung ==		== Pfropfenströmung und enge Verweilzeitverteilung ==
	Da die [[Grenzflächenspannung]] zwischen den Fluidsegmenten und der Trägerphase die Stabilität und eine hohe Integrität der Segmente bewirkt, werden diese als Pfropfen transportiert. Die Folge ist eine praktisch konstante Verweilzeit, d. h. eine ideal enge Verweilzeitverteilung, was insbesondere bei thermischer Aktivierung, Kühlung und Bestrahlung für eine sehr hohe Homogenität und Reproduzierbarkeit in der Prozessführung sorgt. Eine solche Prozesshomogenität ist insbesondere für zeitkritische Prozesse, z. B. in der [[Keimbildung\|Nukleationsphase]] bei der Herstellung von [[Mikropartikel\|Mikro-]] und [[Nanoteilchen\|Nanopartikeln]] von großer Bedeutung.<ref>{{Literatur\|Autor=Ilya Shestopalov et al.\|Titel=Multi-step synthesis of nanoparticles performed on millisecond time scale in a microfluidic droplet-based system\|Sammelwerk=LAB on a chip\|WerkErg=''Miniaturisation for chemistry and biology''\|Band=4\|Nummer=4\|Ort=Cambridge\|~~Jahr~~=2004\|ISSN=1473-0197\|Seiten=316–321}}</ref>		Da die [[Grenzflächenspannung]] zwischen den Fluidsegmenten und der Trägerphase die Stabilität und eine hohe Integrität der Segmente bewirkt, werden diese als Pfropfen transportiert. Die Folge ist eine praktisch konstante Verweilzeit, d. h. eine ideal enge Verweilzeitverteilung, was insbesondere bei thermischer Aktivierung, Kühlung und Bestrahlung für eine sehr hohe Homogenität und Reproduzierbarkeit in der Prozessführung sorgt. Eine solche Prozesshomogenität ist insbesondere für zeitkritische Prozesse, z. B. in der [[Keimbildung\|Nukleationsphase]] bei der Herstellung von [[Mikropartikel\|Mikro-]] und [[Nanoteilchen\|Nanopartikeln]] von großer Bedeutung.<ref>{{Literatur \|Autor=Ilya Shestopalov et al. \|Titel=Multi-step synthesis of nanoparticles performed on millisecond time scale in a microfluidic droplet-based system \|Sammelwerk=LAB on a chip \|WerkErg=''Miniaturisation for chemistry and biology'' \|Band=4 \|Nummer=4 \|Ort=Cambridge \|Datum=2004 \|ISSN=1473-0197 \|Seiten=316–321}}</ref>

	== Schnelles Mischen ==		== Schnelles Mischen ==
	Durch das Zusammenführen von zwei oder mehreren Flüssigkeitsströmen der eingebetteten Phase können Fluide gemischt werden. Der Mischvorgang wird durch die Vorwärtsbewegung des Segments stark befördert, da sich bei dieser Bewegung rasch zirkuläre Strömungen im Mikrokanal bzw. der Kapillare aufbauen.<ref>{{Literatur\|Autor=Joshua D. Tice\|Titel=Formation of Droplets and Mixing in Multiphase Microfluidics at Low Values of the Reynolds and the Capillary Numbers\|Sammelwerk=Langmuir\|WerkErg=''The ACS journal of surfaces and colloids''\|Band=19\|Ort=Washington\|~~Jahr~~=2003\|ISSN=0743-7463\|Seiten=9127–9133}}</ref> Durch diese intensive lokale [[Konvektion]] wird eine viel schnellere Durchmischung als in homogenen Fluiden erreicht, in denen auf Grund der laminaren Strömung nur eine diffusive Durchmischung möglich ist.		Durch das Zusammenführen von zwei oder mehreren Flüssigkeitsströmen der eingebetteten Phase können Fluide gemischt werden. Der Mischvorgang wird durch die Vorwärtsbewegung des Segments stark befördert, da sich bei dieser Bewegung rasch zirkuläre Strömungen im Mikrokanal bzw. der Kapillare aufbauen.<ref>{{Literatur \|Autor=Joshua D. Tice \|Titel=Formation of Droplets and Mixing in Multiphase Microfluidics at Low Values of the Reynolds and the Capillary Numbers \|Sammelwerk=Langmuir \|WerkErg=''The ACS journal of surfaces and colloids'' \|Band=19 \|Ort=Washington \|Datum=2003 \|ISSN=0743-7463 \|Seiten=9127–9133}}</ref> Durch diese intensive lokale [[Konvektion]] wird eine viel schnellere Durchmischung als in homogenen Fluiden erreicht, in denen auf Grund der laminaren Strömung nur eine diffusive Durchmischung möglich ist.

	== Flussratengesteuerte Konzentrationsprogramme ==		== Flussratengesteuerte Konzentrationsprogramme ==
	Durch die Einstellung bestimmter Verhältnisse der Volumenflussraten von zwei bei der Segmenterzeugung zu mischenden Fluiden können bequem unterschiedliche Konzentrationsverhältnisse eingestellt werden. Durch eine automatische Variation der Flussratenverhältnisse werden automatisch Konzentrationsprogramme in einer Sequenz von Mikrofluidsegmenten erzeugt. Auf Grund der periodischen Segmentbildung wirkt ein Digitalisierungsprinzip: Auch bei kontinuierlich variierten Flussraten resultiert eine abgestufte Variation der Konzentrationen in der Mikrofluidsegment-Sequenz. Die Abstufungen können dabei sehr fein sein, so dass hochaufgelöste Konzentrationsreihen generiert werden können. Das Verfahren ist auch für die Erzeugung von zwei- und mehrdimensionalen Konzentrationsräumen anwendbar, wenn eine entsprechende Anzahl von mischbaren Fluiden dem Segmentgenerator zugeführt wird.<ref>{{Literatur\|Autor=Jialan Cao et al.\|Titel=Uncovering toxicological complexity by multi-dimensional screenings in microsegmented flow\|TitelErg=''Modulation of antibiotic interference by nanoparticles''\|Sammelwerk=LAB on a chip\|WerkErg=''Miniaturisation for chemistry and biology''\|Band=12\|Nummer=3\|Ort=Cambridge\|~~Jahr~~=2012\|ISSN=1473-0197\|Seiten=474–484}}</ref> Das Prinzip der automatischen Konzentrationsabstufung durch programmgesteuerte Flussraten wird z. B. bei der Synthese von Nanopartikeln und in der [[Mikrotoxikologie]] angewendet.		Durch die Einstellung bestimmter Verhältnisse der Volumenflussraten von zwei bei der Segmenterzeugung zu mischenden Fluiden können bequem unterschiedliche Konzentrationsverhältnisse eingestellt werden. Durch eine automatische Variation der Flussratenverhältnisse werden automatisch Konzentrationsprogramme in einer Sequenz von Mikrofluidsegmenten erzeugt. Auf Grund der periodischen Segmentbildung wirkt ein Digitalisierungsprinzip: Auch bei kontinuierlich variierten Flussraten resultiert eine abgestufte Variation der Konzentrationen in der Mikrofluidsegment-Sequenz. Die Abstufungen können dabei sehr fein sein, so dass hochaufgelöste Konzentrationsreihen generiert werden können. Das Verfahren ist auch für die Erzeugung von zwei- und mehrdimensionalen Konzentrationsräumen anwendbar, wenn eine entsprechende Anzahl von mischbaren Fluiden dem Segmentgenerator zugeführt wird.<ref>{{Literatur \|Autor=Jialan Cao et al. \|Titel=Uncovering toxicological complexity by multi-dimensional screenings in microsegmented flow \|TitelErg=''Modulation of antibiotic interference by nanoparticles'' \|Sammelwerk=LAB on a chip \|WerkErg=''Miniaturisation for chemistry and biology'' \|Band=12 \|Nummer=3 \|Ort=Cambridge \|Datum=2012 \|ISSN=1473-0197 \|Seiten=474–484}}</ref> Das Prinzip der automatischen Konzentrationsabstufung durch programmgesteuerte Flussraten wird z. B. bei der Synthese von Nanopartikeln und in der [[Mikrotoxikologie]] angewendet.

	== Einzelnachweise ==		== Einzelnachweise ==

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	Die '''Mikrofluidsegmenttechnik'''<ref>{{Literatur\|Autor=J. M. Köhler et al.\|Titel=Digital reaction technology by micro segmented flow – components, concepts and applications\|Sammelwerk=Chemical Engineering Journal\|Band=~~Bd.~~ 101\|~~Verlag~~=~~Elsevier\|Ort=Amsterdam~~\|Jahr=2004~~\|ISSN=1385-8947~~\|Seiten=201–216}}</ref> gehört zu den Methoden der tropfenbasierten [[Mikrofluidik]],<ref>{{Literatur\|Autor=~~Teh~~ Shia-Yen et al.\|Titel=Droplet microfluidics\|Sammelwerk=~~LAB~~ on a ~~chip\|WerkErg=''Miniaturisation for chemistry and biology''~~\|Band=~~Jg.~~ 8\|Nummer=2~~\|Ort=Cambridge~~\|Jahr=2008\|~~ISSN~~=~~1473-0197~~\|Seiten=198–220}}</ref> bei denen viele Einzeltropfen durch eine inerte Trägerflüssigkeit voneinander separiert sind und dadurch wie individuelle kleine Reaktoren genutzt werden können.<ref>{{Literatur\|Autor=Helen Song et al.\|Titel=Reactions in Droplets in Microfluidic Channels\|Sammelwerk=Angewandte Chemie\|WerkErg=''International Edition''\|Band=Bd. 45\|Nummer=44\|Verlag=Wiley\|Ort=Weinheim\|Jahr=2006\|ISSN=1521-3773\|Seiten=7336–7356}}</ref> In den meisten Fällen werden die Fluidsegmente durch eine wässrige Phase gebildet, während eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit wie z. B. Öle oder flüssige Perfluoralkane die Trägerphase bilden. Die Fluidsegmente entstehen durch das Einleiten der wässrigen Phase in die Trägerphase, wenn diese durch eine Kapillare oder einen Mikrokanal geleitet wird. Durch das Zusammenführen der beiden nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten wird die Flüssigkeitssäule segmentiert. Die dabei gebildeten einzelnen Tropfenvolumina sind vom Kanaldurchmesser abhängig und liegen typischerweise im Nanoliter- oder oberen Pikoliterbereich.		Die '''Mikrofluidsegmenttechnik'''<ref>{{Literatur\|Autor=J. M. Köhler et al.\|Titel=Digital reaction technology by micro segmented flow – components, concepts and applications\|Sammelwerk=[[Chemical Engineering Journal]]\|Band=101\|Nummer=1–3\|Jahr=2004\|Seiten=201–216\|DOI=10.1016/j.cej.2003.11.025}}</ref> gehört zu den Methoden der tropfenbasierten [[Mikrofluidik]],<ref>{{Literatur\|Autor=Shia-Yen Teh, Robert Lin, Lung-Hsin Hung, Abraham P. Lee\|Titel=Droplet microfluidics\|Sammelwerk=[[Lab on a Chip]]\|Band=8\|Nummer=2\|Jahr=2008\|Monat=1\|Seiten=198–220\|DOI=10.1039/B715524G}}</ref> bei denen viele Einzeltropfen durch eine inerte Trägerflüssigkeit voneinander separiert sind und dadurch wie individuelle kleine Reaktoren genutzt werden können.<ref>{{Literatur\|Autor=Helen Song et al.\|Titel=Reactions in Droplets in Microfluidic Channels\|Sammelwerk=Angewandte Chemie\|WerkErg=''International Edition''\|Band=Bd. 45\|Nummer=44\|Verlag=Wiley\|Ort=Weinheim\|Jahr=2006\|ISSN=1521-3773\|Seiten=7336–7356}}</ref> In den meisten Fällen werden die Fluidsegmente durch eine wässrige Phase gebildet, während eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit wie z. B. Öle oder flüssige Perfluoralkane die Trägerphase bilden. Die Fluidsegmente entstehen durch das Einleiten der wässrigen Phase in die Trägerphase, wenn diese durch eine Kapillare oder einen Mikrokanal geleitet wird. Durch das Zusammenführen der beiden nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten wird die Flüssigkeitssäule segmentiert. Die dabei gebildeten einzelnen Tropfenvolumina sind vom Kanaldurchmesser abhängig und liegen typischerweise im Nanoliter- oder oberen Pikoliterbereich.

	Im Unterschied zu anderen mikrofluidischen Verfahren werden in der Mikrofluidsegmenttechnik die Tropfen geordnet geführt, so dass sie über den gesamten Prozessverlauf ihre anfangs erhaltene Reihenfolge beibehalten. Auf diese Weise bleiben Anfangsinformationen wie z. B. Startkonzentrationen und damit die Individualität und Adressierbarkeit der einzelnen Tropfen erhalten. Deshalb ist die Mikrofluidsegmenttechnik besonders für Mess- und Experimentreihen geeignet, bei denen individuelle Proben prozessiert werden oder in denen Konzentrationsreihen oder zwei- und mehrdimensionale Konzentrationsräume untersucht werden.		Im Unterschied zu anderen mikrofluidischen Verfahren werden in der Mikrofluidsegmenttechnik die Tropfen geordnet geführt, so dass sie über den gesamten Prozessverlauf ihre anfangs erhaltene Reihenfolge beibehalten. Auf diese Weise bleiben Anfangsinformationen wie z. B. Startkonzentrationen und damit die Individualität und Adressierbarkeit der einzelnen Tropfen erhalten. Deshalb ist die Mikrofluidsegmenttechnik besonders für Mess- und Experimentreihen geeignet, bei denen individuelle Proben prozessiert werden oder in denen Konzentrationsreihen oder zwei- und mehrdimensionale Konzentrationsräume untersucht werden.

	== Pfropfenströmung und enge Verweilzeitverteilung ==		== Pfropfenströmung und enge Verweilzeitverteilung ==
	Da die [[Grenzflächenspannung]] zwischen den Fluidsegmenten und der Trägerphase die Stabilität und eine hohe Integrität der Segmente bewirkt, werden diese als Pfropfen transportiert. Die Folge ist eine praktisch konstante Verweilzeit, d. h. eine ideal enge Verweilzeitverteilung, was insbesondere bei thermischer Aktivierung, Kühlung und Bestrahlung für eine sehr hohe Homogenität und Reproduzierbarkeit in der Prozessführung sorgt. Eine solche Prozesshomogenität ist insbesondere für zeitkritische Prozesse, z. B. in der [[Keimbildung\|Nukleationsphase]] bei der Herstellung von [[Mikropartikel\|Mikro-]] und [[Nanoteilchen\|Nanopartikeln]] von großer Bedeutung.<ref>{{Literatur\|Autor=Ilya Shestopalov et al.\|Titel=Multi-step synthesis of nanoparticles performed on millisecond time scale in a microfluidic droplet-based system\|Sammelwerk=LAB on a chip\|WerkErg=''Miniaturisation for chemistry and biology''\|Band=~~Jg.~~ 4\|Nummer=4\|Ort=Cambridge\|Jahr=2004\|ISSN=1473-0197\|Seiten=316–321}}</ref>		Da die [[Grenzflächenspannung]] zwischen den Fluidsegmenten und der Trägerphase die Stabilität und eine hohe Integrität der Segmente bewirkt, werden diese als Pfropfen transportiert. Die Folge ist eine praktisch konstante Verweilzeit, d. h. eine ideal enge Verweilzeitverteilung, was insbesondere bei thermischer Aktivierung, Kühlung und Bestrahlung für eine sehr hohe Homogenität und Reproduzierbarkeit in der Prozessführung sorgt. Eine solche Prozesshomogenität ist insbesondere für zeitkritische Prozesse, z. B. in der [[Keimbildung\|Nukleationsphase]] bei der Herstellung von [[Mikropartikel\|Mikro-]] und [[Nanoteilchen\|Nanopartikeln]] von großer Bedeutung.<ref>{{Literatur\|Autor=Ilya Shestopalov et al.\|Titel=Multi-step synthesis of nanoparticles performed on millisecond time scale in a microfluidic droplet-based system\|Sammelwerk=LAB on a chip\|WerkErg=''Miniaturisation for chemistry and biology''\|Band=4\|Nummer=4\|Ort=Cambridge\|Jahr=2004\|ISSN=1473-0197\|Seiten=316–321}}</ref>

	== Schnelles Mischen ==		== Schnelles Mischen ==
	Durch das Zusammenführen von zwei oder mehreren Flüssigkeitsströmen der eingebetteten Phase können Fluide gemischt werden. Der Mischvorgang wird durch die Vorwärtsbewegung des Segments stark befördert, da sich bei dieser Bewegung rasch zirkuläre Strömungen im Mikrokanal bzw. der Kapillare aufbauen.<ref>{{Literatur\|Autor=Joshua D. Tice\|Titel=Formation of Droplets and Mixing in Multiphase Microfluidics at Low Values of the Reynolds and the Capillary Numbers\|Sammelwerk=Langmuir\|WerkErg=''The ACS journal of surfaces and colloids''\|Band=~~Jg.~~ 19\|Ort=Washington\|Jahr=2003\|ISSN=0743-7463\|Seiten=9127–9133}}</ref> Durch diese intensive lokale [[Konvektion]] wird eine viel schnellere Durchmischung als in homogenen Fluiden erreicht, in denen auf Grund der laminaren Strömung nur eine diffusive Durchmischung möglich ist.		Durch das Zusammenführen von zwei oder mehreren Flüssigkeitsströmen der eingebetteten Phase können Fluide gemischt werden. Der Mischvorgang wird durch die Vorwärtsbewegung des Segments stark befördert, da sich bei dieser Bewegung rasch zirkuläre Strömungen im Mikrokanal bzw. der Kapillare aufbauen.<ref>{{Literatur\|Autor=Joshua D. Tice\|Titel=Formation of Droplets and Mixing in Multiphase Microfluidics at Low Values of the Reynolds and the Capillary Numbers\|Sammelwerk=Langmuir\|WerkErg=''The ACS journal of surfaces and colloids''\|Band=19\|Ort=Washington\|Jahr=2003\|ISSN=0743-7463\|Seiten=9127–9133}}</ref> Durch diese intensive lokale [[Konvektion]] wird eine viel schnellere Durchmischung als in homogenen Fluiden erreicht, in denen auf Grund der laminaren Strömung nur eine diffusive Durchmischung möglich ist.

	== Flussratengesteuerte Konzentrationsprogramme ==		== Flussratengesteuerte Konzentrationsprogramme ==
	Durch die Einstellung bestimmter Verhältnisse der Volumenflussraten von zwei bei der Segmenterzeugung zu mischenden Fluiden können bequem unterschiedliche Konzentrationsverhältnisse eingestellt werden. Durch eine automatische Variation der Flussratenverhältnisse werden automatisch Konzentrationsprogramme in einer Sequenz von Mikrofluidsegmenten erzeugt. Auf Grund der periodischen Segmentbildung wirkt ein Digitalisierungsprinzip: Auch bei kontinuierlich variierten Flussraten resultiert eine abgestufte Variation der Konzentrationen in der Mikrofluidsegment-Sequenz. Die Abstufungen können dabei sehr fein sein, so dass hochaufgelöste Konzentrationsreihen generiert werden können. Das Verfahren ist auch für die Erzeugung von zwei- und mehrdimensionalen Konzentrationsräumen anwendbar, wenn eine entsprechende Anzahl von mischbaren Fluiden dem Segmentgenerator zugeführt wird.<ref>{{Literatur\|Autor=Jialan Cao et al.\|Titel=Uncovering toxicological complexity by multi-dimensional screenings in microsegmented flow\|TitelErg=''Modulation of antibiotic interference by nanoparticles''\|Sammelwerk=LAB on a chip\|WerkErg=''Miniaturisation for chemistry and biology''\|Band=~~Jg.~~ 12\|Nummer=3\|Ort=Cambridge\|Jahr=2012\|ISSN=1473-0197\|Seiten=474–484}}</ref> Das Prinzip der automatischen Konzentrationsabstufung durch programmgesteuerte Flussraten wird z. B. bei der Synthese von Nanopartikeln und in der [[Mikrotoxikologie]] angewendet.		Durch die Einstellung bestimmter Verhältnisse der Volumenflussraten von zwei bei der Segmenterzeugung zu mischenden Fluiden können bequem unterschiedliche Konzentrationsverhältnisse eingestellt werden. Durch eine automatische Variation der Flussratenverhältnisse werden automatisch Konzentrationsprogramme in einer Sequenz von Mikrofluidsegmenten erzeugt. Auf Grund der periodischen Segmentbildung wirkt ein Digitalisierungsprinzip: Auch bei kontinuierlich variierten Flussraten resultiert eine abgestufte Variation der Konzentrationen in der Mikrofluidsegment-Sequenz. Die Abstufungen können dabei sehr fein sein, so dass hochaufgelöste Konzentrationsreihen generiert werden können. Das Verfahren ist auch für die Erzeugung von zwei- und mehrdimensionalen Konzentrationsräumen anwendbar, wenn eine entsprechende Anzahl von mischbaren Fluiden dem Segmentgenerator zugeführt wird.<ref>{{Literatur\|Autor=Jialan Cao et al.\|Titel=Uncovering toxicological complexity by multi-dimensional screenings in microsegmented flow\|TitelErg=''Modulation of antibiotic interference by nanoparticles''\|Sammelwerk=LAB on a chip\|WerkErg=''Miniaturisation for chemistry and biology''\|Band=12\|Nummer=3\|Ort=Cambridge\|Jahr=2012\|ISSN=1473-0197\|Seiten=474–484}}</ref> Das Prinzip der automatischen Konzentrationsabstufung durch programmgesteuerte Flussraten wird z. B. bei der Synthese von Nanopartikeln und in der [[Mikrotoxikologie]] angewendet.

	== Einzelnachweise ==		== Einzelnachweise ==

Doc Taxon am 10. Mai 2016 um 13:18 Uhr

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		⚫	Die '''Mikrofluidsegmenttechnik'''<ref>{{Literatur\|Autor=J. M. Köhler et al.\|Titel=Digital reaction technology by micro segmented flow – components, concepts and applications\|Sammelwerk=Chemical Engineering Journal\|Band=Bd. 101\|Verlag=Elsevier\|Ort=Amsterdam\|Jahr=2004\|ISSN=1385-8947\|Seiten=201–216}}</ref> gehört zu den Methoden der tropfenbasierten [[Mikrofluidik]],<ref>{{Literatur\|Autor=Teh Shia-Yen et al.\|Titel=Droplet microfluidics\|Sammelwerk=LAB on a chip\|WerkErg=''Miniaturisation for chemistry and biology''\|Band=Jg. 8\|Nummer=2\|Ort=Cambridge\|Jahr=2008\|ISSN=1473-0197\|Seiten=198–220}}</ref> bei denen viele Einzeltropfen durch eine inerte Trägerflüssigkeit voneinander separiert sind und dadurch wie individuelle kleine Reaktoren genutzt werden können.<ref>{{Literatur\|Autor=Helen Song et al.\|Titel=Reactions in Droplets in Microfluidic Channels\|Sammelwerk=Angewandte Chemie\|WerkErg=''International Edition''\|Band=Bd. 45\|Nummer=44\|Verlag=Wiley\|Ort=Weinheim\|Jahr=2006\|ISSN=1521-3773\|Seiten=7336–7356}}</ref> In den meisten Fällen werden die Fluidsegmente durch eine wässrige Phase gebildet, während eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit wie z. B. Öle oder flüssige Perfluoralkane die Trägerphase bilden. Die Fluidsegmente entstehen durch das Einleiten der wässrigen Phase in die Trägerphase, wenn diese durch eine Kapillare oder einen Mikrokanal geleitet wird. Durch das Zusammenführen der beiden nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten wird die Flüssigkeitssäule segmentiert. Die dabei gebildeten einzelnen Tropfenvolumina sind vom Kanaldurchmesser abhängig und liegen typischerweise im Nanoliter- oder oberen Pikoliterbereich.
	{{QS-Antrag\|4. Mai 2016\|2=Braucht formale Begradigung. Vielleicht was für die Redaktion Chemie? --[[Benutzer:Schnabeltassentier\|Schnabeltassentier]] ([[Benutzer Diskussion:Schnabeltassentier\|Diskussion]]) 16:42, 4. Mai 2016 (CEST)}}
⚫	Die '''Mikrofluidsegmenttechnik''' <ref>J.M. Köhler et al., ~~Chem.~~ ~~Eng.~~ J. 101 (2004~~), 201~~-~~216~~</ref>gehört zu den Methoden der ~~Tropfen-basierten~~ [[Mikrofluidik]] <ref>~~S.-Y.~~ Teh et al., ~~Lab~~ ~~Chip~~ 8 (2008~~), 198~~-~~220~~</ref>, bei denen viele Einzeltropfen durch eine inerte Trägerflüssigkeit voneinander separiert sind und dadurch wie individuelle kleine Reaktoren genutzt werden können <ref>H. Song et al., ~~Angew.~~ ~~Chem.~~ ~~Int.~~ Ed. 45 (2006~~), 7336~~-~~7356~~</ref>. In den meisten Fällen werden die Fluidsegmente durch eine wässrige Phase gebildet, während eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit wie z.B. Öle oder flüssige Perfluoralkane die Trägerphase bilden. Die Fluidsegmente entstehen durch das Einleiten der wässrigen Phase in die Trägerphase, wenn diese durch eine Kapillare oder einen Mikrokanal geleitet wird. Durch das Zusammenführen der beiden nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten wird die Flüssigkeitssäule segmentiert. Die dabei gebildeten einzelnen Tropfenvolumina sind vom Kanaldurchmesser abhängig und liegen typischerweise im Nanoliter- oder oberen Pikoliterbereich.

	Im Unterschied zu anderen mikrofluidischen Verfahren werden in der Mikrofluidsegmenttechnik die Tropfen geordnet geführt, so dass sie über den gesamten Prozessverlauf ihre anfangs erhaltene Reihenfolge beibehalten. Auf diese Weise bleiben Anfangsinformationen wie z.B. Startkonzentrationen und damit die Individualität und Adressierbarkeit der einzelnen Tropfen erhalten. Deshalb ist die Mikrofluidsegmenttechnik besonders für Mess- und Experimentreihen geeignet, bei denen individuelle Proben prozessiert werden oder in denen Konzentrationsreihen oder zwei- und mehrdimensionale Konzentrationsräume untersucht werden.		Im Unterschied zu anderen mikrofluidischen Verfahren werden in der Mikrofluidsegmenttechnik die Tropfen geordnet geführt, so dass sie über den gesamten Prozessverlauf ihre anfangs erhaltene Reihenfolge beibehalten. Auf diese Weise bleiben Anfangsinformationen wie z. B. Startkonzentrationen und damit die Individualität und Adressierbarkeit der einzelnen Tropfen erhalten. Deshalb ist die Mikrofluidsegmenttechnik besonders für Mess- und Experimentreihen geeignet, bei denen individuelle Proben prozessiert werden oder in denen Konzentrationsreihen oder zwei- und mehrdimensionale Konzentrationsräume untersucht werden.

	== Pfropfenströmung und enge Verweilzeitverteilung ==		== Pfropfenströmung und enge Verweilzeitverteilung ==
	Da die [[Grenzflächenspannung]] zwischen den Fluidsegmenten und der Trägerphase die Stabilität und eine hohe Integrität der Segmente bewirkt, werden diese als Pfropfen transportiert. Die Folge ist eine praktisch konstante Verweilzeit, d.h. eine ideal enge Verweilzeitverteilung, was insbesondere bei thermischer Aktivierung, Kühlung und Bestrahlung für eine sehr hohe Homogenität und Reproduzierbarkeit in der Prozessführung sorgt. Eine solche Prozesshomogenität ist insbesondere für zeitkritische Prozesse, z.B. in der [[~~Nukleation~~]]~~sphase~~ bei der Herstellung von Mikro- und [[~~Nanopartikel~~]]n von großer Bedeutung<ref>I. Shestopalov et al. ~~Lab~~ ~~Chip~~ 4 ~~(2004),~~ ~~316~~-~~321~~</ref>.		Da die [[Grenzflächenspannung]] zwischen den Fluidsegmenten und der Trägerphase die Stabilität und eine hohe Integrität der Segmente bewirkt, werden diese als Pfropfen transportiert. Die Folge ist eine praktisch konstante Verweilzeit, d. h. eine ideal enge Verweilzeitverteilung, was insbesondere bei thermischer Aktivierung, Kühlung und Bestrahlung für eine sehr hohe Homogenität und Reproduzierbarkeit in der Prozessführung sorgt. Eine solche Prozesshomogenität ist insbesondere für zeitkritische Prozesse, z. B. in der [[Keimbildung\|Nukleationsphase]] bei der Herstellung von [[Mikropartikel\|Mikro-]] und [[Nanoteilchen\|Nanopartikeln]] von großer Bedeutung.<ref>{{Literatur\|Autor=Ilya Shestopalov et al.\|Titel=Multi-step synthesis of nanoparticles performed on millisecond time scale in a microfluidic droplet-based system\|Sammelwerk=LAB on a chip\|WerkErg=''Miniaturisation for chemistry and biology''\|Band=Jg. 4\|Nummer=4\|Ort=Cambridge\|Jahr=2004\|ISSN=1473-0197\|Seiten=316–321}}</ref>

	== Schnelles Mischen ==		== Schnelles Mischen ==
	Durch das Zusammenführen von zwei oder mehreren Flüssigkeitsströmen der eingebetteten Phase können Fluide gemischt werden. Der Mischvorgang wird durch die Vorwärtsbewegung des ~~Segmentes~~ stark befördert, da sich bei dieser Bewegung rasch zirkuläre Strömungen im Mikrokanal bzw. der Kapillare aufbauen <ref>J.D. Tice et ~~al.,~~ Langmuir 19 ~~(2003),~~ ~~9127~~-~~9133~~</ref>. Durch diese intensive lokale [[Konvektion]] wird eine viel schnellere Durchmischung als in homogenen Fluiden erreicht, in denen auf Grund der laminaren Strömung nur eine diffusive Durchmischung möglich ist.		Durch das Zusammenführen von zwei oder mehreren Flüssigkeitsströmen der eingebetteten Phase können Fluide gemischt werden. Der Mischvorgang wird durch die Vorwärtsbewegung des Segments stark befördert, da sich bei dieser Bewegung rasch zirkuläre Strömungen im Mikrokanal bzw. der Kapillare aufbauen.<ref>{{Literatur\|Autor=Joshua D. Tice\|Titel=Formation of Droplets and Mixing in Multiphase Microfluidics at Low Values of the Reynolds and the Capillary Numbers\|Sammelwerk=Langmuir\|WerkErg=''The ACS journal of surfaces and colloids''\|Band=Jg. 19\|Ort=Washington\|Jahr=2003\|ISSN=0743-7463\|Seiten=9127–9133}}</ref> Durch diese intensive lokale [[Konvektion]] wird eine viel schnellere Durchmischung als in homogenen Fluiden erreicht, in denen auf Grund der laminaren Strömung nur eine diffusive Durchmischung möglich ist.

	== ~~Flussraten-gesteuerte~~ Konzentrationsprogramme ==		== Flussratengesteuerte Konzentrationsprogramme ==
	Durch die Einstellung bestimmter Verhältnisse der Volumenflussraten von zwei bei der Segmenterzeugung zu mischenden Fluiden können bequem unterschiedliche Konzentrationsverhältnisse eingestellt werden. Durch eine automatische Variation der Flussratenverhältnisse werden automatisch Konzentrationsprogramme in einer Sequenz von Mikrofluidsegmenten erzeugt. Auf Grund der periodischen Segmentbildung wirkt ein Digitalisierungsprinzip: Auch bei kontinuierlich variierten Flussraten resultiert eine abgestufte Variation der Konzentrationen in der Mikrofluidsegment-Sequenz. Die Abstufungen können dabei sehr fein sein, so dass hochaufgelöste Konzentrationsreihen generiert werden können. Das Verfahren ist auch für die Erzeugung von zwei- und mehrdimensionalen Konzentrationsräumen anwendbar, wenn eine entsprechende Anzahl von mischbaren Fluiden dem Segmentgenerator zugeführt wird <ref>J. Cao et al., ~~Lab~~ ~~Chip~~ 12 ~~(2012),~~ ~~474~~-~~484~~</ref>. Das Prinzip der automatischen Konzentrationsabstufung durch programmgesteuerte Flussraten wird z.B. bei der Synthese von Nanopartikeln und in der [[Mikrotoxikologie]] angewendet.		Durch die Einstellung bestimmter Verhältnisse der Volumenflussraten von zwei bei der Segmenterzeugung zu mischenden Fluiden können bequem unterschiedliche Konzentrationsverhältnisse eingestellt werden. Durch eine automatische Variation der Flussratenverhältnisse werden automatisch Konzentrationsprogramme in einer Sequenz von Mikrofluidsegmenten erzeugt. Auf Grund der periodischen Segmentbildung wirkt ein Digitalisierungsprinzip: Auch bei kontinuierlich variierten Flussraten resultiert eine abgestufte Variation der Konzentrationen in der Mikrofluidsegment-Sequenz. Die Abstufungen können dabei sehr fein sein, so dass hochaufgelöste Konzentrationsreihen generiert werden können. Das Verfahren ist auch für die Erzeugung von zwei- und mehrdimensionalen Konzentrationsräumen anwendbar, wenn eine entsprechende Anzahl von mischbaren Fluiden dem Segmentgenerator zugeführt wird.<ref>{{Literatur\|Autor=Jialan Cao et al.\|Titel=Uncovering toxicological complexity by multi-dimensional screenings in microsegmented flow\|TitelErg=''Modulation of antibiotic interference by nanoparticles''\|Sammelwerk=LAB on a chip\|WerkErg=''Miniaturisation for chemistry and biology''\|Band=Jg. 12\|Nummer=3\|Ort=Cambridge\|Jahr=2012\|ISSN=1473-0197\|Seiten=474–484}}</ref> Das Prinzip der automatischen Konzentrationsabstufung durch programmgesteuerte Flussraten wird z. B. bei der Synthese von Nanopartikeln und in der [[Mikrotoxikologie]] angewendet.

	== Einzelnachweise ==		== Einzelnachweise ==
	{{Allgemeinverständlichkeit}}
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Einzelnachweise

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	Die Mikrofluidsegmenttechnik <ref>J.M. Köhler et al., Chem. Eng. J. 101 (2004), 201-216</ref>gehört zu den Methoden der Tropfen-basierten [[Mikrofluidik]] <ref>S.-Y. Teh et al., Lab Chip 8 (2008), 198-220</ref>, bei denen viele Einzeltropfen durch eine inerte Trägerflüssigkeit voneinander separiert sind und dadurch wie individuelle kleine Reaktoren genutzt werden können <ref>H. Song et al., Angew. Chem. Int. Ed. 45 (2006), 7336-7356</ref>. In den meisten Fällen werden die Fluidsegmente durch eine wässrige Phase gebildet, während eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit wie z.B. Öle oder flüssige Perfluoralkane die Trägerphase bilden. Die Fluidsegmente entstehen durch das Einleiten der wässrigen Phase in die Trägerphase, wenn diese durch eine Kapillare oder einen Mikrokanal geleitet wird. Durch das Zusammenführen der beiden nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten wird die Flüssigkeitssäule segmentiert. Die dabei gebildeten einzelnen Tropfenvolumina sind vom Kanaldurchmesser abhängig und liegen typischerweise im Nanoliter- oder oberen Pikoliterbereich.		Die '''Mikrofluidsegmenttechnik''' <ref>J.M. Köhler et al., Chem. Eng. J. 101 (2004), 201-216</ref>gehört zu den Methoden der Tropfen-basierten [[Mikrofluidik]] <ref>S.-Y. Teh et al., Lab Chip 8 (2008), 198-220</ref>, bei denen viele Einzeltropfen durch eine inerte Trägerflüssigkeit voneinander separiert sind und dadurch wie individuelle kleine Reaktoren genutzt werden können <ref>H. Song et al., Angew. Chem. Int. Ed. 45 (2006), 7336-7356</ref>. In den meisten Fällen werden die Fluidsegmente durch eine wässrige Phase gebildet, während eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit wie z.B. Öle oder flüssige Perfluoralkane die Trägerphase bilden. Die Fluidsegmente entstehen durch das Einleiten der wässrigen Phase in die Trägerphase, wenn diese durch eine Kapillare oder einen Mikrokanal geleitet wird. Durch das Zusammenführen der beiden nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten wird die Flüssigkeitssäule segmentiert. Die dabei gebildeten einzelnen Tropfenvolumina sind vom Kanaldurchmesser abhängig und liegen typischerweise im Nanoliter- oder oberen Pikoliterbereich.

	Im Unterschied zu anderen mikrofluidischen Verfahren werden in der Mikrofluidsegmenttechnik die Tropfen geordnet geführt, so dass sie über den gesamten Prozessverlauf ihre anfangs erhaltene Reihenfolge beibehalten. Auf diese Weise bleiben Anfangsinformationen wie z.B. Startkonzentrationen und damit die Individualität und Adressierbarkeit der einzelnen Tropfen erhalten. Deshalb ist die Mikrofluidsegmenttechnik besonders für Mess- und Experimentreihen geeignet, bei denen individuelle Proben prozessiert werden oder in denen Konzentrationsreihen oder zwei- und mehrdimensionale Konzentrationsräume untersucht werden.		Im Unterschied zu anderen mikrofluidischen Verfahren werden in der Mikrofluidsegmenttechnik die Tropfen geordnet geführt, so dass sie über den gesamten Prozessverlauf ihre anfangs erhaltene Reihenfolge beibehalten. Auf diese Weise bleiben Anfangsinformationen wie z.B. Startkonzentrationen und damit die Individualität und Adressierbarkeit der einzelnen Tropfen erhalten. Deshalb ist die Mikrofluidsegmenttechnik besonders für Mess- und Experimentreihen geeignet, bei denen individuelle Proben prozessiert werden oder in denen Konzentrationsreihen oder zwei- und mehrdimensionale Konzentrationsräume untersucht werden.

	== [[Pfropfenströmung]] und enge Verweilzeitverteilung ==		== Pfropfenströmung und enge Verweilzeitverteilung ==

	Da die [[Grenzflächenspannung]] zwischen den Fluidsegmenten und der Trägerphase die Stabilität und eine hohe Integrität der Segmente bewirkt, werden diese als Pfropfen transportiert. Die Folge ist eine praktisch konstante Verweilzeit, d.h. eine ideal enge Verweilzeitverteilung, was insbesondere bei thermischer Aktivierung, Kühlung und Bestrahlung für eine sehr hohe Homogenität und Reproduzierbarkeit in der Prozessführung sorgt. Eine solche Prozesshomogenität ist insbesondere für zeitkritische Prozesse, z.B. in der [[Nukleation]]sphase bei der Herstellung von Mikro- und [[Nanopartikel]]n von großer Bedeutung<ref>I. Shestopalov et al. Lab Chip 4 (2004), 316-321</ref>.		Da die [[Grenzflächenspannung]] zwischen den Fluidsegmenten und der Trägerphase die Stabilität und eine hohe Integrität der Segmente bewirkt, werden diese als Pfropfen transportiert. Die Folge ist eine praktisch konstante Verweilzeit, d.h. eine ideal enge Verweilzeitverteilung, was insbesondere bei thermischer Aktivierung, Kühlung und Bestrahlung für eine sehr hohe Homogenität und Reproduzierbarkeit in der Prozessführung sorgt. Eine solche Prozesshomogenität ist insbesondere für zeitkritische Prozesse, z.B. in der [[Nukleation]]sphase bei der Herstellung von Mikro- und [[Nanopartikel]]n von großer Bedeutung<ref>I. Shestopalov et al. Lab Chip 4 (2004), 316-321</ref>.

	== Schnelles Mischen ==		== Schnelles Mischen ==

	Durch das Zusammenführen von zwei oder mehreren Flüssigkeitsströmen der eingebetteten Phase können Fluide gemischt werden. Der Mischvorgang wird durch die Vorwärtsbewegung des Segmentes stark befördert, da sich bei dieser Bewegung rasch zirkuläre Strömungen im Mikrokanal bzw. der Kapillare aufbauen <ref>J.D. Tice et al., Langmuir 19 (2003), 9127-9133</ref>. Durch diese intensive lokale [[Konvektion]] wird eine viel schnellere Durchmischung als in homogenen Fluiden erreicht, in denen auf Grund der laminaren Strömung nur eine diffusive Durchmischung möglich ist.		Durch das Zusammenführen von zwei oder mehreren Flüssigkeitsströmen der eingebetteten Phase können Fluide gemischt werden. Der Mischvorgang wird durch die Vorwärtsbewegung des Segmentes stark befördert, da sich bei dieser Bewegung rasch zirkuläre Strömungen im Mikrokanal bzw. der Kapillare aufbauen <ref>J.D. Tice et al., Langmuir 19 (2003), 9127-9133</ref>. Durch diese intensive lokale [[Konvektion]] wird eine viel schnellere Durchmischung als in homogenen Fluiden erreicht, in denen auf Grund der laminaren Strömung nur eine diffusive Durchmischung möglich ist.

	== Flussraten-gesteuerte Konzentrationsprogramme ==		== Flussraten-gesteuerte Konzentrationsprogramme ==
		⚫	Durch die Einstellung bestimmter Verhältnisse der Volumenflussraten von zwei bei der Segmenterzeugung zu mischenden Fluiden können bequem unterschiedliche Konzentrationsverhältnisse eingestellt werden. Durch eine automatische Variation der Flussratenverhältnisse werden automatisch Konzentrationsprogramme in einer Sequenz von Mikrofluidsegmenten erzeugt. Auf Grund der periodischen Segmentbildung wirkt ein Digitalisierungsprinzip: Auch bei kontinuierlich variierten Flussraten resultiert eine abgestufte Variation der Konzentrationen in der Mikrofluidsegment-Sequenz. Die Abstufungen können dabei sehr fein sein, so dass hochaufgelöste Konzentrationsreihen generiert werden können. Das Verfahren ist auch für die Erzeugung von zwei- und mehrdimensionalen Konzentrationsräumen anwendbar, wenn eine entsprechende Anzahl von mischbaren Fluiden dem Segmentgenerator zugeführt wird <ref>J. Cao et al., Lab Chip 12 (2012), 474-484</ref>. Das Prinzip der automatischen Konzentrationsabstufung durch programmgesteuerte Flussraten wird z.B. bei der Synthese von Nanopartikeln und in der [[Mikrotoxikologie]] angewendet.

			== Einzelnachweise ==
⚫	Durch die Einstellung bestimmter Verhältnisse der Volumenflussraten von zwei bei der Segmenterzeugung zu mischenden Fluiden können bequem unterschiedliche Konzentrationsverhältnisse eingestellt werden. Durch eine automatische Variation der Flussratenverhältnisse werden automatisch Konzentrationsprogramme in einer Sequenz von Mikrofluidsegmenten erzeugt. Auf Grund der periodischen Segmentbildung wirkt ein Digitalisierungsprinzip: Auch bei kontinuierlich variierten Flussraten resultiert eine abgestufte Variation der Konzentrationen in der Mikrofluidsegment-Sequenz. Die Abstufungen können dabei sehr fein sein, so dass hochaufgelöste Konzentrationsreihen generiert werden können. Das Verfahren ist auch für die Erzeugung von zwei- und mehrdimensionalen Konzentrationsräumen anwendbar, wenn eine entsprechende Anzahl von mischbaren Fluiden dem Segmentgenerator zugeführt wird <ref>J. Cao et al., Lab Chip 12 (2012), 474-484</ref>. Das Prinzip der automatischen Konzentrationsabstufung durch programmgesteuerte Flussraten wird z.B. bei der Synthese von Nanopartikeln und in der [[Mikrotoxikologie]] angewendet.
			<references />

			[[Kategorie:Mikrotechnik]]

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	Die Mikrofluidsegmenttechnik <ref>J.M. Köhler et al., Chem. Eng. J. 101 (2004), 201-216</ref>gehört zu den Methoden der Tropfen-basierten [[Mikrofluidik]] <ref>S.-Y. Teh et al., Lab Chip 8 (2008), 198-220</ref>, bei denen viele Einzeltropfen durch eine inerte Trägerflüssigkeit voneinander separiert sind und dadurch wie individuelle kleine Reaktoren genutzt werden können <ref>H. Song et al., Angew. Chem. Int. Ed. 45 (2006), 7336-7356</ref>. In den meisten Fällen werden die Fluidsegmente durch eine wässrige Phase gebildet, während eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit wie z.B. Öle oder flüssige Perfluoralkane die Trägerphase bilden. Die Fluidsegmente entstehen durch das Einleiten der wässrigen Phase in die Trägerphase, wenn diese durch eine Kapillare oder einen Mikrokanal geleitet wird. Durch das Zusammenführen der beiden nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten wird die Flüssigkeitssäule segmentiert. Die dabei gebildeten einzelnen Tropfenvolumina sind vom Kanaldurchmesser abhängig und liegen typischerweise im Nanoliter- oder oberen Pikoliterbereich.		Die Mikrofluidsegmenttechnik <ref>J.M. Köhler et al., Chem. Eng. J. 101 (2004), 201-216</ref>gehört zu den Methoden der Tropfen-basierten [[Mikrofluidik]] <ref>S.-Y. Teh et al., Lab Chip 8 (2008), 198-220</ref>, bei denen viele Einzeltropfen durch eine inerte Trägerflüssigkeit voneinander separiert sind und dadurch wie individuelle kleine Reaktoren genutzt werden können <ref>H. Song et al., Angew. Chem. Int. Ed. 45 (2006), 7336-7356</ref>. In den meisten Fällen werden die Fluidsegmente durch eine wässrige Phase gebildet, während eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit wie z.B. Öle oder flüssige Perfluoralkane die Trägerphase bilden. Die Fluidsegmente entstehen durch das Einleiten der wässrigen Phase in die Trägerphase, wenn diese durch eine Kapillare oder einen Mikrokanal geleitet wird. Durch das Zusammenführen der beiden nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten wird die Flüssigkeitssäule segmentiert. Die dabei gebildeten einzelnen Tropfenvolumina sind vom Kanaldurchmesser abhängig und liegen typischerweise im Nanoliter- oder oberen Pikoliterbereich.

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Die Mikrofluidsegmenttechnik <ref>J.M. Köhler et al., Chem. Eng. J. 101 (2004), 201-216</ref>gehört zu den Methoden der Tropfen-basierten [[Mikrofluidik]] <ref>S.-Y. Teh et al., Lab Chip 8 (2008), 198-220</ref>, bei denen viele Einzeltropfen durch eine inerte Trägerflüssigkeit voneinander separiert sind und dadurch wie individuelle kleine Reaktoren genutzt werden können <ref>H. Song et al., Angew. Chem. Int. Ed. 45 (2006), 7336-7356</ref>. In den meisten Fällen werden die Fluidsegmente durch eine wässrige Phase gebildet, während eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit wie z.B. Öle oder flüssige Perfluoralkane die Trägerphase bilden. Die Fluidsegmente entstehen durch das Einleiten der wässrigen Phase in die Trägerphase, wenn diese durch eine Kapillare oder einen Mikrokanal geleitet wird. Durch das Zusammenführen der beiden nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten wird die Flüssigkeitssäule segmentiert. Die dabei gebildeten einzelnen Tropfenvolumina sind vom Kanaldurchmesser abhängig und liegen typischerweise im Nanoliter- oder oberen Pikoliterbereich.

Im Unterschied zu anderen mikrofluidischen Verfahren werden in der Mikrofluidsegmenttechnik die Tropfen geordnet geführt, so dass sie über den gesamten Prozessverlauf ihre anfangs erhaltene Reihenfolge beibehalten. Auf diese Weise bleiben Anfangsinformationen wie z.B. Startkonzentrationen und damit die Individualität und Adressierbarkeit der einzelnen Tropfen erhalten. Deshalb ist die Mikrofluidsegmenttechnik besonders für Mess- und Experimentreihen geeignet, bei denen individuelle Proben prozessiert werden oder in denen Konzentrationsreihen oder zwei- und mehrdimensionale Konzentrationsräume untersucht werden.

== [[Pfropfenströmung]] und enge Verweilzeitverteilung ==

Da die [[Grenzflächenspannung]] zwischen den Fluidsegmenten und der Trägerphase die Stabilität und eine hohe Integrität der Segmente bewirkt, werden diese als Pfropfen transportiert. Die Folge ist eine praktisch konstante Verweilzeit, d.h. eine ideal enge Verweilzeitverteilung, was insbesondere bei thermischer Aktivierung, Kühlung und Bestrahlung für eine sehr hohe Homogenität und Reproduzierbarkeit in der Prozessführung sorgt. Eine solche Prozesshomogenität ist insbesondere für zeitkritische Prozesse, z.B. in der [[Nukleation]]sphase bei der Herstellung von Mikro- und [[Nanopartikel]]n von großer Bedeutung<ref>I. Shestopalov et al. Lab Chip 4 (2004), 316-321</ref>.

== Schnelles Mischen ==

Durch das Zusammenführen von zwei oder mehreren Flüssigkeitsströmen der eingebetteten Phase können Fluide gemischt werden. Der Mischvorgang wird durch die Vorwärtsbewegung des Segmentes stark befördert, da sich bei dieser Bewegung rasch zirkuläre Strömungen im Mikrokanal bzw. der Kapillare aufbauen <ref>J.D. Tice et al., Langmuir 19 (2003), 9127-9133</ref>. Durch diese intensive lokale [[Konvektion]] wird eine viel schnellere Durchmischung als in homogenen Fluiden erreicht, in denen auf Grund der laminaren Strömung nur eine diffusive Durchmischung möglich ist.

== Flussraten-gesteuerte Konzentrationsprogramme ==

Durch die Einstellung bestimmter Verhältnisse der Volumenflussraten von zwei bei der Segmenterzeugung zu mischenden Fluiden können bequem unterschiedliche Konzentrationsverhältnisse eingestellt werden. Durch eine automatische Variation der Flussratenverhältnisse werden automatisch Konzentrationsprogramme in einer Sequenz von Mikrofluidsegmenten erzeugt. Auf Grund der periodischen Segmentbildung wirkt ein Digitalisierungsprinzip: Auch bei kontinuierlich variierten Flussraten resultiert eine abgestufte Variation der Konzentrationen in der Mikrofluidsegment-Sequenz. Die Abstufungen können dabei sehr fein sein, so dass hochaufgelöste Konzentrationsreihen generiert werden können. Das Verfahren ist auch für die Erzeugung von zwei- und mehrdimensionalen Konzentrationsräumen anwendbar, wenn eine entsprechende Anzahl von mischbaren Fluiden dem Segmentgenerator zugeführt wird <ref>J. Cao et al., Lab Chip 12 (2012), 474-484</ref>. Das Prinzip der automatischen Konzentrationsabstufung durch programmgesteuerte Flussraten wird z.B. bei der Synthese von Nanopartikeln und in der [[Mikrotoxikologie]] angewendet.