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题目:基于化学扰动的复杂Cu体系的高通量呈现与分析

关键词:化学扰动;高通量;喷墨打印;复杂溶液;

  摘要


人类生存的自然环境非常复杂,环境中存在着成百上千种物质,物质之间相互反应会形成新物质,新物质又会参与到新的反应中去,所以环境中的物质一直进行着反应,不断的更新着。当外界有新的物质进入到环境体系后,会和环境中的物质发生一系列新的反应,并生成新的物质。有时候新的物质不止一种,当几种新物质同时作用时,又会产生更复杂的影响。要分析物质的种类和含量对环境造成的影响,依靠传统方法几乎是不可实现的,因为传统的分析方法有很大的实验量。现在环境问题逐渐受到人们的重视,研究环境问题的根本是研究环境中的复杂化学关系,尽可能把所有的影响因子和结果结合起来,再进行系统的分析,所以我们需要一种新的分析方法来解决这类问题。

本实验设计了一种高通量的方法,把复杂化学关系呈现为一种大数量级阵列化信息的形式,并对信息进行记录和分析。在一个反应片上呈现出数以百万个反应结果,一方面节省了大量的时间和成本,另外也容易观察反应片上的变化规律。文章主要介绍了化学反应片的制作、反应液的施加和反应设备的搭建,最后通过不同浓度的铜溶液和复杂溶液的实验对整套方法的可行性及准确性进行验证。具体过程及结果如下:

(1) 反应片的制作。反应片的制作主要是将干扰液依照设计固定在反应基底上,实验选取了三种干扰液,每一种的分布和排列均不同,但又存在一定的规律,通过喷墨打印法将其按设计图案打印在基底上。反应基底是整个实验的反应场所,要有稳定的物理化学性质,打印好的反应片保存在低温、洁净的环境中。

(2) 实验反应装置的搭建。实验反应器主要包括四大部分:喷雾装置、反应装置、图像采集记录装置。反应过程中,喷雾装置将反应溶液雾化成小液滴,均匀地喷洒到反应片上;反应液与干扰液发生反应,电子天平记录反应液的施加量;最后图像采集记录装置对检测结果进行扫描记录。

(3) 实验的运行与分析。根据整体反应流程进行不同浓度铜溶液和复杂溶液的实验,对反应得到的结果进行分析,平行样间的相似性验证实验的具有可重复性。复杂溶液液的浓度梯度样品中存在渐变规律,说明反应片设计有很好的灵敏性。复杂溶液的特异性验证反应片有广阔的检测范围。