Katalytisk funktion og dens effektivitet spiller en betydelig rolle i industrielle reaktioner, og konsistente reformer foretages i metodikken for at forbedre den store syntese af medikamenter, polymerer og andre ønskede produkter. Tilgængelige katalysatorer kan være homogene, hvilket betyder, at de har den samme fase som reaktanter og produkter, hvilket gør dem vanskelige at adskille sig fra reaktionsblandingen. På den anden side er heterogene katalysatorer et foretrukket valg til sådanne reaktioner på grund af deres lethed med adskillelse og genanvendelighed.
I det sidste årti har der opstået fremkomsten af porøse heterogene katalysatorer, som ikke kun efterlader omfang til genanvendelighed, men også øger densiteten af katalytiske steder. For yderligere at øge effektiviteten af porøse heterogene katalysatorer ved multifold kom Ritesh Haldars gruppe ved TIFR Hyderabad med en ny metode. Arbejdet offentliggøres i tidsskriftet Naturkommunikation.
De integrerede en porøs heterogen tynd film i en tværgående mikrofluidisk opsætning. Hvad en tynd film sikrer, er, at katalysatoren forbliver immobiliseret på et fast underlag. I denne opsætning tillader indløbet reaktanterne at interagere med de katalytiske tynde film og skubbe produktet tilbage gennem stikkontakten. Hvis en cyklus resulterer i en 25% konvertering af reaktanter til produkter, vil opsætningen lette flere cyklusser til øget konvertering og dermed øget effektivitet af reaktionen. En kontrol over diffusionshastighederne for reaktanterne opnås, hvilket gør processen meget hurtigere end de allerede eksisterende standarder.
Gruppen har også udviklet en ny tilgang til evaluering af effektiviteten af et tværgående mikrofluidisk system kombineret med en porøs heterogen katalysator tynd film. I deres undersøgelse udførte de en basekatalyseret knoevenagel-kondensationsreaktion og opnåede en bemærkelsesværdig omsætningsfrekvens (TOF) på over 4000 h⁻¹.
TOF måler, hvor effektivt katalysatoren producerer et produkt i forhold til mængden af katalysator, der bruges over tid. Den observerede stigning i TOF tilskrives forbedrede reaktantdiffusionshastigheder og den effektive immobilisering af katalysatoren. Denne undersøgelse kaster også lys over forholdet mellem omsætningsfrekvens og diffusionshastigheder for reaktanten til porer.
Opfindelsen er imidlertid begrænset til katalysatorens tynde film og organiske reaktioner med væskefase i øjeblikket. Ser frem til, planlægger forskerteamet at udvide deres arbejde til også at omfatte gasfase-reaktioner og store kemiske reaktioner ved hjælp af deres innovative tværgående mikrofluidiske teknologi. Denne næste fase vil udvide omfanget af deres fund og åbne nye veje til organiske reaktionsapplikationer.