化学不仅仅是圆底烧瓶

具有讽刺意味的是,化学家是变化的专家,除非涉及到他们自己的实践。马克·吉利根最近写关于化学家不愿意采用流动化学作为这种天生抗拒变化的例子。我见过同样的反抗,我理解它。为什么你会突然改变你的习惯,拥抱一项昂贵的新技术呢?

吉利根认为,部分问题是化学家们在试图建造自己的设备时经常会被推迟,而这种设备不像他销售的现成机器那样有效。但根据我的经验,这并不一定是真的。流动化学是新思想和新技术克服传统方法所面临挑战的一个完美例子。克服这些挑战的最好办法就是教育。

教育是关键

我没学过流动化学。但当我在2010年读博士后时第一次接触这个领域时,我对它一见钟情。我的博士后同事们没有这么热情;“对心流说不”是一个很流行的口号。事实上,尽管“流”理论已经大受欢迎,但它仍然将化学领域分为相信和不相信两派。这是不幸的,因为流动化学文献令人信服地表明,流动化学对某些反应有明显的好处,特别是光化学、电化学、多相化学和处理危险试剂。

然而,化学课程仍然几乎只关注圆底烧瓶——流动化学甚至没有被提及。这令人沮丧,因为我们的学生正是应该接触新思想的人——他们还没有偏见,而且对新的创新技术持开放态度。如果我们想让下一代化学家突破我们领域的界限,我们就必须把最新的研究和技术嵌入到我们课程的每一层,从最早的几年开始。在埃因霍温理工大学,我在本科实践课程中实施了流动化学——我们的学生组装自己的反应堆并进行测试,他们发现这真的很有价值。

这也是我们小组实验室所采用的策略。我们没有一个商业流动装置——我们只有我们自己建造的东西。事实上,大多数已发表的流动化学研究都是使用这种DIY设备进行的。你可以用便宜的聚合物或不锈钢毛细管和可重复使用的微流控配件组装一些冷流反应器。你仍然需要一些泵,是的,你需要仔细选择它们,以便它们适合你的系统,但这些在你的实验室中广泛适用。整个项目花费不到2000欧元。

此外,DIY设备的低成本意味着我小组中的每个学生都有多个设置。这大大加快了科学发现的步伐。但是省钱是DIY方法的最小好处。构建您的设置可以让您更深入地了解技术-因此,如果它损坏了,您可以轻松地修复它。你可以根据化学反应的需要调整反应堆的设计,并在运行中进行一些小的改进。虽然理解流动背后的工程原理很有用,但你不需要化学工程学位。

在黑盒子里面

设计自己的设备有真正的教学价值。学生变得更有创造力,并发展出更跨学科的思维。通常,化学家和工程师几乎不会说同一种语言。流动化学可以作为他们之间的桥梁,并创造一个共同的理解。我在化工行业的同事很看重拥有这些技能的人,因为这可以减少项目从一个小组移交给另一个小组时的延误。

当然,商业设备也很有价值,特别是在实现实验室间的可重复性方面,如果你没有时间投资学习流程,那么你可以打开钱包,购买一个现成的系统。但当一项新技术成熟到对商业产品有足够需求时,这些设备就可以被视为黑匣子。在教育环境中,重点应该是发展理解:学会骑便宜的自行车,你修理和维护。然后,当你觉得舒服的时候,买一辆漂亮的赛车。

在你的课程中加入流动化学,给学生最广泛的制造分子的经验。让他们来决定哪些想法有前途。