Возможно, что химикам будущего не придется заказывать у экспертов и ждать изготовления сложной химической посуды и микрореакторов – они смогут сами изготавливать сложную и недорогую химическую посуду двумя-тремя легкими движениями компьютерной мышки.

Международная группа исследователей под руководством Лероя Кронина (Leroy Cronin) из Университета Глазго использовали самодельный трехмерный принтер – устройство, способное послойно создавать сложные трехмерные объекты – для изготовления полимерной химической посуды для проведения химических реакций. Этот относительно дешевый, автоматизированный и настраиваемый метод изготовления химической посуды позволит химическим лабораториям и небольшим компаниям получать химические реакторы и посуду, в настоящее время доступную только для крупных промышленных производств.

Размер камеры смешения напечатанного трехмерного реактора определяет, какой продукт образуется в качестве основного в результате взаимодействия двух одинаковых реагентов – в данном случае 4-метоксианилина и 5-(2-бромэтил)фенаниридинийбромида. (Рисунок из Nature Chemistry, 2012, DOI: 10.1038/nchem.1313)

Первоначально Кронин с соавторами спроектировали конфигурацию своего реактора с помощью соответствующих компьютерных программ. Чертеж был загружен в трехмерный принтер, который воплотил чертеж в реальность за счет послойного построения детали – из сопел печатающей головки принтера подавался силиконовый полимер, который затвердевал на воздухе. Во время заранее запрограммированного интервала печати исследователи добавили к силиконовому реактору некоторые дополнительные детали, в том числе и стеклянное «окно» для слежения за протеканием реакции.

Полученные с помощью трехмерной печати реакторы использовались для синтеза новых гетероциклических органических соединений и неорганических нанокластеров, что продемонстрировало возможности реакторов. Исследователи также продемонстрировали, что реактор может стать частью реакции – импрегнирование стен реактора палладием на угле непосредственно в процессе печати позволило получить реактор, специально приспособленный для каталитического гидрирования.

Дженнифер Льюис (Jennifer A. Lewis), специалист по химии материалов из Университета Иллинойса, специалист по нанесению на трехмерные детали проводящего слоя с помощью трехмерной печати отмечает, что хотя пока еще реакторы, полученные в группе Кронина можно считать сырыми и недостаточно отработанными, сам по себе подход отличается чрезвычайно глубокими перспективами в области дизайна химической посуды и реакций, протекающих в этой посуде. Льюис отмечает, что обрадована такому радикально новому способу применения трехмерной печати.