Le principe de base de la technologie de dissolution par micro - ondes peut être développé à partir de deux niveaux d'optimisation du mécanisme de transfert d'énergie et de la dynamique de réaction, ce qui permet d'obtenir une efficacité et une contrôlabilité élevées de la dissolution de l'échantillon grâce à l'interaction du champ électromagnétique micro - ondes avec la matière.
I. mécanisme de transfert d'énergie: effet de « chauffage corporel» des micro - ondes
La dissolution par micro - ondes utilise des ondes électromagnétiques à des fréquences de 300 MHz à 300 GHz qui agissent directement sur les molécules polaires (par exemple, l'eau, les molécules d'acide) et les ions dans l'échantillon. Sous l'action d'un champ électrique alternatif, ces molécules ou ions subissent des rotations à haute fréquence (des milliards de fois par seconde) ou des migrations directionnelles, et de violents frottements par collision entre molécules génèrent de la chaleur, permettant un « chauffage du corps» ou un « chauffage interne». Contrairement au chauffage par conduction thermique traditionnel, le chauffage par micro - ondes permet un réchauffement simultané de l'échantillon à l'intérieur et à l'extérieur, évite la surchauffe locale ou les gradients de température, réduit considérablement le temps de chauffage (généralement de quelques minutes à plusieurs dizaines de minutes pour terminer la dissolution) et le chauffage est plus uniforme. Par exemple, les molécules d'éthanol dans le champ des micro - ondes en raison des propriétés de moment dipolaire des groupes hydroxyles, la fréquence de rotation des molécules peut atteindre 24,5 × 10 ⁹ fois / seconde, produisant rapidement de la chaleur.
II. Optimisation de la cinétique de réaction: synergie des effets thermiques et non thermiques
Accélération de la réaction dominée par l'effet thermique: Selon l'équation d'Arrhenius, l'augmentation de la température peut augmenter considérablement la constante de vitesse de réaction. Le chauffage par micro - ondes réduit l'énergie d'activation de la réaction et accélère la décomposition de l'échantillon en augmentant rapidement la température du système (généralement jusqu'à 180 - 300 ° c). Par exemple, l'acide nitrique oxyde la matière organique plusieurs fois plus rapidement à 180 ° C qu'à 150 ° C et peut décomposer 90% de la matière organique en 30 minutes, tandis que les basses températures (150 ° c) prennent 90 minutes et peuvent laisser des carbures résiduels.
Effets secondaires des effets non thermiques: le champ électromagnétique des micro - ondes peut également réduire davantage la difficulté de la dissociation en modifiant l'état de mouvement moléculaire, le chemin de réaction ou le potentiel de la membrane cellulaire. Par exemple, les micro - ondes peuvent détruire les parois cellulaires biologiques et les structures membranaires, libérant le contenu; Ou dénaturer la protéine, exposant plus de sites réactifs.
Effet synergique de la régulation de la pression: à l'intérieur d'une cuve de dissolution fermée hermétiquement, le chauffage par micro - ondes entraîne une augmentation du point d'ébullition du liquide (par exemple, le point d'ébullition peut atteindre plus de 200 ° C sous une pression de 4 à 10 MPa), inhibe l'ébullition et favorise la décomposition des substances difficiles à volatiliser (par exemple, les silicates). La technologie de dissolution par micro - ondes super résout le problème de la différence de température causée par la dissolution par micro - ondes traditionnelle en raison de l'étanchéité indépendante grâce à la technologie de précharge en pression, qui garantit que tous les tubes réactifs sont chauffés à la même température et à la même pression.