توليف نانو الفضة مع العسل والموجات فوق الصوتية
يستخدم النانو سيلفر لخصائصه المضادة للبكتيريا لتعزيز المواد في الطب وعلوم المواد. يسمح Ultrasonication لتوليف سريع وفعال وآمن وصديق للبيئة من الجسيمات النانوية الفضة كروية في الماء. يمكن تحجيم تخليق الجسيمات النانوية بالموجات فوق الصوتية بسهولة من الإنتاج الصغير إلى الكبير.
التوليف بمساعدة الموجات فوق الصوتية من الفضة النانوية الغروية
يستخدم التخليق الكيميائي ، وهو تفاعلات اصطناعية تحت التشعيع بالموجات فوق الصوتية ، على نطاق واسع لإنتاج جسيمات نانوية مثل الفضة والذهب والمغنتيت ، هيدروكسيباتيت, ْكْلُورُوكِين, البيروفسكايت, اللاتكس والعديد من المواد النانوية الأخرى.
التوليف الكيميائي الرطب بالموجات فوق الصوتية
بالنسبة لجسيمات الفضة النانوية ، تعرف العديد من طرق التوليف بمساعدة الموجات فوق الصوتية. أدناه ، يتم تقديم مسار التوليف بالموجات فوق الصوتية باستخدام العسل كعوامل اختزال وتغطية يجند. مكونات العسل مثل الجلوكوز والفركتوز هي المسؤولة عن دورها كعامل تغطية واختزال في عملية التوليف.
مثل معظم الطرق الشائعة لتخليق الجسيمات النانوية ، يندرج تخليق الفضة النانوية بالموجات فوق الصوتية تحت فئة الكيمياء الرطبة أيضا. الموجات فوق الصوتية يعزز نواة جزيئات الفضة نانو داخل الحل. يحدث التنوي المعزز بالموجات فوق الصوتية عندما تكون سلائف الفضة (مركب أيون الفضة) ، على سبيل المثال نترات الفضة (AgNO3) أو بيركلورات الفضة (AgClO4) ، إلى الفضة الغروية في وجود عامل اختزال ، مثل العسل. بشرط أن يزيد تركيز أيونات الفضة في المحلول بدرجة كافية ، ترتبط أيونات الفضة المعدنية المذابة معا وتشكل سطحا مستقرا. عندما لا تزال مجموعة أيونات الفضة صغيرة ، فهي حالة غير مواتية بشدة بسبب توازن الطاقة السلبي. يحدث توازن الطاقة السلبية لأن الطاقة المكتسبة عن طريق تقليل تركيز جزيئات الفضة الذائبة أقل من الطاقة المستهلكة عن طريق إنشاء سطح جديد.
عندما تصل الكتلة إلى نصف القطر الحرج ، وهي النقطة التي تصبح فيها مواتية بقوة ، فإنها تكون مستقرة بما يكفي لمواصلة النمو. خلال مرحلة النمو ، ينتشر المزيد من ذرات الفضة عبر المحلول ويلتصق بالسطح. عندما ينخفض تركيز الفضة الذرية الذائبة إلى نقطة معينة ، يتم الوصول إلى عتبة التنوي بحيث لا يمكن للذرات الارتباط معا لفترة أطول من أجل تكوين نواة مستقرة. عند عتبة التنوي هذه ، يتوقف نمو الجسيمات النانوية الجديدة ، ويتم امتصاص الفضة الذائبة المتبقية عن طريق الانتشار في الجسيمات النانوية المتنامية في المحلول.
يعزز Sonication نقل الكتلة ، أي ترطيب المجموعات ، مما يؤدي إلى نواة أسرع. من خلال صوتنة تسيطر عليها بدقة ، يمكن تحديد معدل نمو وحجم وشكل هياكل الجسيمات النانوية.
انقر هنا لقراءة المزيد عن طريقة خضراء أخرى لتوليف الفضة النانوية بالموجات فوق الصوتية باستخدام الكاراجينان!
مقارنة بين الطرق التقليدية وطرق التوليف الأخضر لتخليق الجسيمات النانوية.
- رد فعل بسيط وعاء واحد
- آمن
- عملية سريعة
- تكلفة منخفضة
- قابلية التوسع الخطي
- صديقة للبيئة, كيمياء خضراء
UP400St – الموجات فوق الصوتية قوية 400 واط للتوليف سونوكيميائي من الجسيمات النانوية
دراسة حالة لتوليف الفضة نانو بالموجات فوق الصوتية
المواد: نترات الفضة (AgNO3) كسلائف فضية ؛ العسل كعامل تغطية / اختزال ؛ الماء
جهاز الموجات فوق الصوتية: UP400St
بروتوكول التوليف بالموجات فوق الصوتية
تم العثور على أفضل الظروف لتوليف جسيمات الفضة النانوية الغروية لتكون كما يلي: الحد من نترات الفضة تحت الموجات فوق الصوتية بوساطة العسل الطبيعي. باختصار ، تعرض 20 مل من محلول نترات الفضة (0.3 متر) الذي يحتوي على العسل (20 بالوزن) للإشعاع بالموجات فوق الصوتية عالية الكثافة في ظل الظروف المحيطة لمدة 30 دقيقة. تم تنفيذ الموجات فوق الصوتية باستخدام الموجات فوق الصوتية من نوع التحقيق UP400S (400 وات، 24 كيلوهرتز) مغمورة مباشرة في حل التفاعل.
توزيع حجم الجسيمات من Ag-NPs توليفها في الظروف المثلى ؛ تركيزات الفضة (0.3 م) ، تركيزات العسل (20 بالوزن) ، ووقت التشعيع بالموجات فوق الصوتية (30 دقيقة)
مصدر الصورة: Oskuee et al. 2016
يستخدم العسل الغذائي كعامل تغطية / استقرار واختزال ، مما يجعل محلول التنوي المائي والجسيمات النانوية المترسبة نظيفة وآمنة للتطبيقات المتعددة.
مع زيادة وقت الموجات فوق الصوتية ، تصبح الجسيمات النانوية الفضية أصغر ويتم تعزيز تركيزها.
في محلول العسل المائي ، يعد ultrasonication عاملا رئيسيا يؤثر على تكوين جزيئات الفضة النانوية. تعد معلمات Sonication مثل السعة والوقت والموجات فوق الصوتية المستمرة مقابل الموجات فوق الصوتية النابضة من العوامل الرئيسية التي تسمح بالتحكم في حجم وكمية جزيئات الفضة النانوية.
نتيجة التوليف بالموجات فوق الصوتية لجسيمات الفضة النانوية
التوليف بوساطة العسل المروج بالموجات فوق الصوتية مع UP400St نتج عنها جسيمات نانوية فضية كروية (Ag-NPs) بمتوسط حجم جسيم يبلغ حوالي 11.8 نانومتر. التوليف بالموجات فوق الصوتية لجزيئات الفضة النانوية هو طريقة بسيطة وسريعة في وعاء واحد. استخدام الماء والعسل كمواد ، يجعل التفاعل فعالا من حيث التكلفة وصديقا للبيئة بشكل استثنائي.
يمكن تمديد التقنية المقدمة للتوليف بالموجات فوق الصوتية باستخدام العسل كعامل اختزال وتغطية لتشمل المعادن النبيلة الأخرى ، مثل الذهب والبلاديوم والنحاس ، والتي تقدم تطبيقات إضافية مختلفة من الطب إلى الصناعة.
صورة TEM (A) وتوزيع حجم الجسيمات (B) ل Ag-NPs التي تم تصنيعها في الظروف المثلى.
التأثير على التنوي وحجم الجسيمات عن طريق الصوتنة
تتيح الموجات فوق الصوتية إنتاج جزيئات النانو مثل جزيئات الفضة النانوية المصممة خصيصا لتلبية المتطلبات. ثلاثة خيارات عامة للصوتنة لها تأثيرات مهمة على الإخراج:
سونيشن الأولي: يمكن أن يؤدي التطبيق القصير للموجات فوق الصوتية إلى محلول مفرط التشبع إلى بدء البذر وتكوين النوى. كما يتم تطبيق صوتنة فقط خلال المرحلة الأولية، ويستمر نمو البلورة اللاحقة دون عوائق مما يؤدي إلى بلورات أكبر.
صوتنة مستمرة: ينتج عن التشعيع المستمر للمحلول الفائق التشبع بلورات صغيرة لأن الموجات فوق الصوتية غير المتوقفة مؤقتا تخلق الكثير من النوى مما يؤدي إلى نمو العديد من البلورات الصغيرة.
صوتنة نابضة: الموجات فوق الصوتية النبضية تعني تطبيق الموجات فوق الصوتية في فترات محددة. يسمح الإدخال الذي يتم التحكم فيه بدقة للطاقة فوق الصوتية بالتأثير على نمو البلورات من أجل الحصول على حجم بلوري مخصص.
الموجات فوق الصوتية عالية الأداء للتوليف
Hielscher الفوق صوتيات توفر معالجات بالموجات فوق الصوتية قوية وموثوق بها للتطبيقات سونوكيميائية بما في ذلك سونو التوليف وسونو الحفز. يزيد الخلط والتشتت بالموجات فوق الصوتية من نقل الكتلة ويعزز الترطيب والنوى اللاحقة لمجموعات الذرات من أجل ترسيب جزيئات النانو. التوليف بالموجات فوق الصوتية لجزيئات النانو هو طريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة ومتوافقة حيويا وقابلة للتكرار وسريعة وآمنة.
Hielscher الفوق صوتيات توفر قوية ويمكن التحكم فيها بدقة المعالجات بالموجات فوق الصوتية لنواة وترسيب المواد النانوية. تم تجهيز جميع الأجهزة الرقمية ببرامج ذكية وشاشة ملونة تعمل باللمس وتسجيل تلقائي للبيانات على بطاقة SD مدمجة وتتميز بقائمة بديهية للتشغيل السهل والآمن وسهل الاستخدام.
تغطي مجموعة الطاقة الكاملة من 50 واط الموجات فوق الصوتية المحمولة باليد للمختبر حتى 16000 واط أنظمة الموجات فوق الصوتية الصناعية القوية، Hielscher لديه الإعداد بالموجات فوق الصوتية المثالي للتطبيق الخاص بك. متانة معدات الموجات فوق الصوتية Hielscher يسمح لعملية 24/7 في الخدمة الشاقة وفي البيئات الصعبة.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500 مل | 10 إلى 200 مل / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000 |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
الأدب / المراجع
- Reza Kazemi Oskuee, Azhar Banikamali, Bibi Sedigheh Fazly Bazzaz, Hasan Ali Hosseini, Majid Darroudi (2016): Honey-Based and Ultrasonic-Assisted Synthesis of Silver Nanoparticles and Their Antibacterial Activities. Journal of Nanoscience and Nanotechnology Vol. 16, 7989–7993, 2016.
- Eranga Roshan Balasooriya et al. (2017): Honey Mediated Green Synthesis of Nanoparticles: New Era of Safe Nanotechnology. Journal of Nanomaterials Volume 2017.
حقائق تستحق المعرفة
جسيمات الفضة النانوية
جسيمات الفضة النانوية هي جزيئات من الفضة يتراوح حجمها بين 1 نانومتر و 100 نانومتر. تحتوي جسيمات الفضة النانوية على مساحة سطح كبيرة للغاية ، مما يسمح بتنسيق عدد كبير من الروابط.
توفر جسيمات الفضة النانوية خصائص بصرية وكهربائية وحرارية فريدة مما يجعلها ذات قيمة عالية لعلوم المواد وتطوير المنتجات ، على سبيل المثال ، الخلايا الكهروضوئية والإلكترونيات والأحبار الموصلة وأجهزة الاستشعار البيولوجية / الكيميائية.
تطبيق آخر ، أصبح راسخا بالفعل على نطاق واسع ، هو استخدام جسيمات الفضة النانوية للطلاء المضاد للميكروبات ، والعديد من المنسوجات ولوحات المفاتيح وضمادات الجروح والأجهزة الطبية الحيوية تحتوي الآن على جسيمات الفضة النانوية التي تطلق باستمرار مستوى منخفضا من أيونات الفضة لتوفير الحماية ضد البكتيريا.
الفضة النانوية في المنسوجات
يتم تطبيق جزيئات الفضة النانوية على تصنيع المنسوجات ، حيث يتم استخدام Ag-NPs لتصنيع الأقمشة القطنية بألوان قابلة للضبط ، وقدرات مضادة للبكتيريا ، وخصائص فائقة الشفاء ذاتية الاستنماء. تسمح الخاصية المضادة للبكتيريا لجزيئات الفضة النانوية بتصنيع الأقمشة التي تحلل الرائحة المشتقة من البكتيريا (مثل رائحة العرق).
طلاء مضاد للبكتيريا للطب والمستلزمات الطبية
تظهر جزيئات الفضة النانوية خصائص مضادة للبكتيريا ومضادة للفطريات ومضادة للأكسدة ، مما يجعلها مثيرة للاهتمام للتطبيقات الطبية والطبية ، على سبيل المثال ، عمل الأسنان ، والتطبيقات الجراحية ، وعلاج التئام الجروح ، والأجهزة الطبية الحيوية. أظهرت الأبحاث أن جزيئات الفضة النانوية (Ag-nPs) تمنع نمو وتكاثر سلالات البكتيريا المختلفة مثل Bacillus cereus و Staphylococcus aureus و Citrobacter koseri و Salmonella typhii و Pseudomonas aeruginosa و Escherichia coli و Klebsiella pneumonia و Vibrio parahaemolyticus والفطريات المبيضات البيض. يتم تحقيق التأثير المضاد للبكتيريا / المضادة للفطريات عن طريق جزيئات الفضة النانوية المنتشرة في الخلايا وربط أيونات Ag / Ag + بالجزيئات الحيوية في الخلايا الميكروبية بحيث تتعطل وظيفتها.