Energy inputs; Flow reactors; In-situ sensors; Micro-fluidic reactors; Specific sensors; State of the art; Catalysis; Chemistry (miscellaneous); Chemical Engineering (miscellaneous); Process Chemistry and Technology; Fluid Flow and Transfer Processes
Abstract :
[en] The integration of specific sensors into microfluidic reactors and devices is crucial for the optimization of controllable variables such as flow, temperature, energy input (light, microwaves etc.). In this review, we highlight the state of the art for the integration of in situ sensors. This journal is
Disciplines :
Chemical engineering
Author, co-author :
Li, Jun ; Institute for Micro Process Engineering (IMVT), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
Šimek, Helena ; Institute of Biological and Chemical Systems (IBCS-FMS), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
Ilioae, David; Gisela and Erwin Sick Laboratory for Micro-optics, Department of Microsystems Engineering, University of Freiburg, Germany
Jung, Nicole; Institute of Biological and Chemical Systems (IBCS-FMS), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
Bräse, Stefan; Institute of Biological and Chemical Systems (IBCS-FMS), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
Zappe, Hans; Gisela and Erwin Sick Laboratory for Micro-optics, Department of Microsystems Engineering, University of Freiburg, Germany
Dittmeyer, Roland ; Institute for Micro Process Engineering (IMVT), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
LADEWIG, Bradley Paul ; University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Medicine (FSTM) > Department of Engineering (DoE) ; Institute for Micro Process Engineering (IMVT), Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
A. K. Au W. Huynh L. F. Horowitz A. Folch Angew. Chem., Int. Ed. 2016 55 3862 3881 10.1002/anie.201504382
X. Hou Y. S. Zhang G. T.-D. Santiago M. M. Alvarez J. Ribas S. J. Jonas P. S. Weiss A. M. Andrews J. Aizenberg A. Khademhosseini Nat. Rev. Mater. 2017 2 17016 10.1038/natrevmats.2017.16
J. Wegner S. Ceylan A. Kirschning Adv. Synth. Catal. 2012 354 17 57 10.1002/adsc.201100584
Y. Su N. J. W. Straathof V. Hessel T. Noël Chem.-Eur. J. 2014 20 10562 10589 10.1002/chem.201400283
A. M. Nightingale C. L. Leong R. A. Burnish S.-U. Hassan Y. Zhang G. F. Clough M. G. Boutelle D. Voegeli X. Niu Nat. Commun. 2019 10 2741 10.1038/s41467-019-10401-y
L.-J. Pan J.-W. Tu H.-T. Ma Y.-J. Yang Z.-Q. Tian D.-W. Pang Z.-L. Zhang Lab Chip 2018 18 41 56 10.1039/C7LC00800G
G. Tofighi H. Lichtenberg J. Pesek T. L. Sheppard W. Wang L. Schöttner G. Rinke R. Dittmeyer J.-D. Grunwaldt React. Chem. Eng. 2017 2 876 884 10.1039/C7RE00114B
R. Porta M. Benaglia A. Puglisi Org. Process Res. Dev. 2016 20 2 25 10.1021/acs.oprd.5b00325
A. Adamo R. L. Beingessner M. Behnam J. Chen T. F. Jamison K. F. Jensen J.-C. M. Monbaliu A. S. Myerson E. M. Revalor D. R. Snead T. Stelzer N. Weeranoppanant S. Y. Wong P. Zhang Science 2016 352 61 67 10.1126/science.aaf1337
D. Cambié C. Bottecchia N. J. W. Straathof V. Hessel T. Noël Chem. Rev. 2016 116 10276 10341 10.1021/acs.chemrev.5b00707
K. F. Jensen AIChE J. 2017 63 858 869 10.1002/aic.15642
I. Pupeza M. Huber M. Trubetskov W. Schweinberger S. A. Hussain C. Hofer K. Fritsch M. Poetzlberger L. Vamos E. Fill T. Amotchkina K. V. Kepesidis A. Apolonski N. Karpowicz V. Pervak O. Pronin F. Fleischmann A. Azzeer M. Žigman F. Krausz Nature 2020 577 52 59 10.1038/s41586-019-1850-7
V. Sans L. Cronin Chem. Soc. Rev. 2016 45 2032 2043 10.1039/C5CS00793C
J. P. McMullen K. F. Jensen Annu. Rev. Anal. Chem. 2010 3 19 42 10.1146/annurev.anchem.111808.073718
P. Sagmeister R. Lebl I. Castillo J. Rehrl J. Kruisz M. Sipek M. Horn S. Sacher D. Cantillo J. D. Williams C. O. Kappe Angew. Chem., Int. Ed. 2021 60 8139 8148 10.1002/anie.202016007
M. Baumann Org. Biomol. Chem. 2018 16 5946 5954 10.1039/C8OB01437J
D. L. Browne S. Wright B. J. Deadman S. Dunnage I. R. Baxendale R. M. Turner S. V. Ley Rapid Commun. Mass Spectrom. 2012 26 1999 2010 10.1002/rcm.6312
C. Zhou M. Keshavarz Hedayati X. Zhu F. Nielsen U. Levy A. Kristensen ACS Sens. 2018 3 784 791 10.1021/acssensors.8b00030
Z. Wang Y. Zhang B. Liu K. Wu S. Thevuthasan D. R. Baer Z. Zhu X.-Y. Yu F. Wang Anal. Chem. 2017 89 960 965 10.1021/acs.analchem.6b04189
X. Wang G. D. Cuny T. Noël Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 7860 7864 10.1002/anie.201303483
M. D. Konieczynska C. Dai C. R. J. Stephenson Org. Biomol. Chem. 2012 10 4509 4511 10.1039/C2OB25463H
D. Webb T. F. Jamison Chem. Sci. 2010 1 675 680 10.1039/C0SC00381F
G. A. Price D. Mallik M. G. Organ J. Flow Chem. 2017 7 82 86 10.1556/1846.2017.00032
R. Chung J. E. Hein Top. Catal. 2017 60 594 608 10.1007/s11244-017-0737-9
J. Bart A. J. Kolkman A. J. Oosthoek-de Vries K. Koch P. J. Nieuwland H. Janssen J. van Bentum K. A. M. Ampt F. P. J. T. Rutjes S. S. Wijmenga H. Gardeniers A. P. M. Kentgens J. Am. Chem. Soc. 2009 131 5014 5015 10.1021/ja900389x
A. J. Oosthoek-de Vries J. Bart R. M. Tiggelaar J. W. G. Janssen P. J. M. van Bentum H. J. G. E. Gardeniers A. P. M. Kentgens Anal. Chem. 2017 89 2296 2303 10.1021/acs.analchem.6b03784
J. Smits J. T. Damron P. Kehayias A. F. McDowell N. Mosavian I. Fescenko N. Ristoff A. Laraoui A. Jarmola V. M. Acosta Sci. Adv. 2019 5 eaaw7895 10.1126/sciadv.aaw7895
J. Eills W. Hale M. Sharma M. Rossetto M. H. Levitt M. Utz J. Am. Chem. Soc. 2019 141 9955 9963 10.1021/jacs.9b03507
P. F. Silva M. Jouda J. G. Korvink J. Magn. Reson. 2020 310 106659 10.1016/j.jmr.2019.106659
O. Nassar M. Jouda M. Rapp D. Mager J. G. Korvink N. MacKinnon Microsyst. Nanoeng. 2021 7 30 10.1038/s41378-021-00253-2
H. Davoodi N. Nordin L. Bordonali J. G. Korvink N. MacKinnon V. Badilita Lab Chip 2020 20 3202 3212 10.1039/d0lc00364f
J. G. Korvink N. MacKinnon V. Badilita M. Jouda J. Magn. Reson. 2019 306 112 117 10.1016/j.jmr.2019.07.012
B. Ahmed-Omer E. Sliwinski J. P. Cerroti S. V. Ley Org. Process Res. Dev. 2016 20 1603 1614 10.1021/acs.oprd.6b00177
M. V. Gomez A. Juan F. Jiménez-Márquez A. de la Hoz A. H. Velders Anal. Chem. 2018 90 3 1542 1546 10.1021/acs.analchem.7b04114
K. L. A. Chan X. Niu A. J. de Mello S. G. Kazarian Lab Chip 2010 10 2170 2174 10.1039/C004246C
A. Perro G. Lebourdon S. Henry S. Lecomte L. Servant S. Marre React. Chem. Eng. 2016 1 577 594 10.1039/C6RE00127K
E. Gross X.-Z. Shu S. Alayoglu H. A. Bechtel M. C. Martin F. D. Toste G. A. Somorjai J. Am. Chem. Soc. 2014 136 3624 3629 10.1021/ja412740p
L. Zhang M. Lohrasbi U. Tumuluri S. S. C. Chuang Org. Process Res. Dev. 2016 20 1668 1676 10.1021/acs.oprd.6b00222
A. Pawlowska-Zygarowicz R. Kukawka H. Maciejewski M. Smiglak New J. Chem. 2018 42 15332 15339 10.1039/C8NJ01167B
T. A. Meier R. J. Beulig E. Klinge M. Fuss S. Ohla D. Belder Chem. Commun. 2015 51 8588 8591 10.1039/C4CC09595B
N. E. Leadbeater R. J. Smith T. M. Barnard Org. Biomol. Chem. 2007 5 822 825 10.1039/B615597A
E. Cao M. Sankar S. Firth K. F. Lam D. Bethell D. K. Knight G. J. Hutchings P. F. McMillan A. Gavriilidis Chem. Eng. J. 2011 167 734 743 10.1016/j.cej.2010.08.082
Y. Zhao Y.-L. Zhang J.-A. Huang Z. Zhang X. Chen W. Zhang J. Mater. Chem. A 2015 3 6408 6413 10.1039/C4TA07076C
B. A. Rizkin R. L. Hartman React. Chem. Eng. 2018 3 251 257 10.1039/C8RE00021B
Y. Jiang J. Huang V. R. Reddy Marthala Y. S. Ooi J. Weitkamp M. Hunger Microporous Mesoporous Mater. 2007 105 132 139 10.1016/j.micromeso.2007.05.028
Y. Bu J. W. H. Niemantsverdriet H. O. A. Fredriksson ACS Catal. 2016 6 2867 2876 10.1021/acscatal.5b02861
K. Sai Krishna C. V. Navin S. Biswas V. Singh K. Ham G. L. Bovenkamp C. S. Theegala J. T. Miller J. J. Spivey C. S. S. R. Kumar J. Am. Chem. Soc. 2013 135 5450 5456 10.1021/ja400434c
I. Lignos R. Maceiczyk A. J. deMello Acc. Chem. Res. 2017 50 1248 1257 10.1021/acs.accounts.7b00088
C. Zhang J. Zhang G. Luo J. Flow Chem. 2020 10 219 226 10.1007/s41981-019-00071-8
B. A. Rizkin A. S. Shkolnik N. J. Ferraro R. L. Hartman Nat. Mach. Intell. 2020 2 200 209 10.1038/s42256-020-0166-5
F. Reichmann S. Millhoff Y. Jirmann N. Kockmann Chem. Eng. Technol. 2017 40 2144 2154 10.1002/ceat.201700419
A.-C. Bédard A. Adamo K. C. Aroh M. G. Russell A. A. Bedermann J. Torosian B. Yue K. F. Jensen T. F. Jamison Science 2018 361 1220 1225 10.1126/science.aat0650
C. W. Coley D. A. Thomas J. A. M. Lummiss J. N. Jaworski C. P. Breen V. Schultz T. Hart J. S. Fishman L. Rogers H. Gao R. W. Hicklin P. P. Plehiers J. Byington J. S. Piotti W. H. Green A. J. Hart T. F. Jamison K. F. Jensen Science 2019 365 eaax1566 10.1126/science.aax1566
Z. Yang T. Albrow-Owen H. Cui J. Alexander-Webber F. Gu X. Wang T.-C. Wu M. Zhuge C. Williams P. Wang A. V. Zayats W. Cai L. Dai S. Hofmann M. Overend L. Tong Q. Yang Z. Sun T. Hasan Science 2019 365 1017 1020 10.1126/science.aax8814
M. Segler M. Preuss M. Waller Nature 2018 555 604 610 10.1038/nature25978