Microfluidic Platform for Photochemistry with Integrated Electrical

Master Thesis
Microsystems Technology, Chemical Process Technology
Microfluidic Platform for Photochemistry with Integrated
Electrical Sensors
Microfluidic devices are used in a wide
array of applications such as chemical
synthesis as well as chemical and bioanalytics. One of the major advantages
of these devices includes the precise
control over mass and heat transport,
which allows for the optimization of
many processes. Additionally, the
smaller fluid volumes reduce waste
and cost in research and production.
One
application
for
microfluidic
systems
is
in
the
area
of
photochemistry. Due to the small
transmission depth in microchannels
(sub-mm dimensions), a uniform
exposure of reagents may be achieved
in photochemical microreactors. Precise control of the exposure dosage is also possible due to well-known
fluid transit times in the channels and the reactions can be switchable simply by activating and deactivating
the external light source. A subset of photochemical reactions, which we are interested in, occurs on the
surface of bubbles in a continuous fluid. Here topics such as bubble speed, bubble shape and size and
mass transfer are important. In this project, we will work with glass-based microreactors, which are
designed for two-phase (gas/liquid) photochemistry. We will characterize bubble generation and
flow in situ via optical (video) as well as electrical techniques. A key area of the work will be on the
development of electrical sensors which are directly integrated into the microreactor.
This project will be conducted in collaboration with Dr. Dirk Ziegenbalg (Institute for Technical Chemistry,
University of Stuttgart), whose background is in photochemistry:
http://www.itc.uni-stuttgart.de/forschung/arbeitsgruppen/ziegenbalg/index.html
A position is available for one master student who is interested in this project for a master thesis work.
Interested students are welcome to contact us (please email CV and academic transcript):
Prof. Dr.-Ing. Peter Woias
Institut für Mikrosystemtechnik
Lehrstuhl für Konstruktion von Mikrosystemen
Georges-Köhler-Allee 102 / 1. OG
Tel. 0761/203-7490, e-mail: [email protected]
Dr. Keith Cobry
Institut für Mikrosystemtechnik
Lehrstuhl für Konstruktion von Mikrosystemen
Georges-Köhler-Allee 102 / 1. OG
Tel.0761/203-7497, e-mail: [email protected]
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, IMTEK, Lehrstuhl für Konstruktion von Mikrosystemen
Masterarbeit
Mikrosystemtechnik, Chemische Verfahrenstechnik
Mikrofluidische Plattform für die Photochemie mit integrierten
elektrischen Sensoren
Mikrofluidische
Systeme
werden
heute in einer breiten Auswahl von
Anwendungen eingesetzt, z.B. zur
chemischen Synthese sowie in der
chemischen
und
biologischen
Analytik.
Derartige
Plattformen
erlauben eine präzise Kontrolle des
Stoff- und Wärmeübergangs, was die
Optimierung
vieler
Prozesse
ermöglicht. Weiterhin reduzieren die
geringen verwendeten Fluidmengen
sowohl Abfall als auch Forschungsund Produktionskosten.
Ein Anwendungsbereich für solche
mikrofluidische Systeme ist die
Photochemie. Aufgrund der kleinen
Transmissionslänge in Mikrokanälen (< mm) ist eine einheitliche Belichtung der Reagenzien in
photochemischen Mikroreaktoren möglich. Die gut charakterisierbare Geschwindigkeit des Fluids im
Mikrokanal ergibt eine präzise Regelung der Belichtungsdosis und die Reaktion selbst ist über die
Belichtung ein- und ausschaltbar. Wir interessieren uns hier für zweiphasige photochemische Reaktionen,
die an der Oberfläche einer Blase in einer Flüssigkeit stattfindet. Dabei ist Blasengeschwindigkeit,
Blasenform und -größe und der Stoffübergang wichtig. In diesem Projekt arbeiten wir mit
Mikroreaktoren aus Glas, die für die zweiphasige (Gas/Flüssigkeit) Photochemie geeignet ist. Wir
werden Blasenbildung sowie Blasenströmung in Mikrokanälen mittels optischen (Video) sowie
elektrischen Methoden charakterisieren. Ein Schwerpunkt der Arbeit wird die Entwicklung von im
Mikroreaktor integrierten elektrischen Sensoren sein.
Dieses Projekt erfolgt in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Dr. Dirk Ziegenbalg (Institut für
Technische Chemie, Universität Stuttgart), dessen Expertise in der Photochemie liegt:
http://www.itc.uni-stuttgart.de/forschung/arbeitsgruppen/ziegenbalg/index.html
Eine Stelle ist verfügbar für einen/-e Masterstudent/-in der/die. Bitte nehmen Sie hierzu mit uns Kontakt auf
(Email mit CV und akademischem Lebenslauf):
Prof. Dr.-Ing. Peter Woias
Institut für Mikrosystemtechnik
Lehrstuhl für Konstruktion von Mikrosystemen
Georges-Köhler-Allee 102 / 1. OG
Tel. 0761/203-7490, e-mail: [email protected]
Dr. Keith Cobry
Institut für Mikrosystemtechnik
Lehrstuhl für Konstruktion von Mikrosystemen
Georges-Köhler-Allee 102 / 1. OG
Tel.0761/203-7497, e-mail: [email protected]
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, IMTEK, Lehrstuhl für Konstruktion von Mikrosystemen
Technion Israel Institue of Technology, Faculty of Chemical Engineering

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