Flüoressent nanohissəciklərin ultrasəslə sintezi
Süni yolla sintez edilmiş flüoressent nanohissəciklər və kvant nöqtələri elektrooptika, optik məlumatların saxlanması, biokimyəvi analiz və qabaqcıl tibbi diaqnostika daxil olmaqla çoxsaylı tətbiq sahələrində əsaslı dəyişikliklər yaradan materiallara çevrilmişdir. Ənənəvi sintez üsulları ilə, xüsusən sənaye miqyasında, çox vaxt sabit hissəcik ölçüsü, kolloid sabitlik və yüksək kvant çıxımı əldə etmək çətin olur. Ultrasəslə sintez (sonokimyəvi sintez) yüksək keyfiyyətli flüoressent nanomaterialların istehsalı üçün sadə, təhlükəsiz, təkrarlana bilən və miqyası asanlıqla genişləndirilən yanaşma təklif edən yüksək dərəcədə effektiv və etibarlı alternativdir.
Flüoressent nanohissəciklərin ultrasəslə hazırlanması
Mayelərə və suspenziyalara yüksək güclü ultrasəs tətbiq edildikdə ultrasəs dalğaları nüvələşmə və böyümə dinamikasını dəqiq idarə edən intensiv yerli kəsilmə qüvvələri və mikroşırnaqlar yaradır və nəticədə üstün optik xüsusiyyətlərə malik monodispers nanohissəciklər alınır. Məsələn, qlükoza kimi təbii prekursorların bir mərhələli ultrasəs emalı zəhərli metal nüvələr olmadan görünən işıqdan yaxın infraqırmızı diapazona qədər parlaq fotolüminessensiya, güclü yüksəldici konversiya qabiliyyəti və əla uzunmüddətli sabitlik nümayiş etdirən, suda həll olan, son dərəcə kiçik karbon nanohissəcikləri yaradır. Eynilə, ultrasəs emalının idarə olunan çökdürmə ilə birləşdirilməsi flüoressensiyanın ayırdetmə qabiliyyəti yaxşılaşmış və udulma spektrlərində əhəmiyyətli batoxrom sürüşmələr nümayiş etdirən sabit, aqreqasiya etməyən üzvi porfirin nanohissəciklərinin hazırlanmasına imkan verir. Sintezdən əlavə, ultrasəs nanosuspenziyaların etibarlı dispersləşdirilməsi və deaqqlomerasiyası üçün üstünlük verilən üsul olaraq qalır, eyni zamanda səthin yumşaq funksionallaşdırılmasını və modifikasiyasını asanlaşdırır. Mülayim, ekoloji cəhətdən əlverişli şəraitdə işləmə qabiliyyəti ilə birlikdə ultrasəslə sintez həm sənaye, həm də biotibbi tətbiqlərdə yeni nəsil flüoressent nanomaterialların inkişafı üçün təməl texnologiya kimi çıxış edir.
Formulyasiya məqsədlərinizi bizə bildirin – tətbiq üzrə mütəxəssislərimiz kvant çıxımını maksimuma çatdıran, uzunmüddətli kolloid sabitliyi təmin edən və mövcud istehsal xəttinizə problemsiz inteqrasiya olunan fərdi ultrasəs emalı həlli hazırlayacaqlar.
UP400St sonikatoru: Ultrasəs emalı ilə flüoressent nanohissəciklər sintez edin
Flüoressent nanohissəciklərin ultrasəslə hazırlanması
Ultrasəs emalı flüoressent xüsusiyyətlərə, yüksək kvant səmərəliliyinə və sabitliyə malik, ölçüləri eyni və yüksək kristallı nanohissəciklərin kolloid sintezini yaxşılaşdıran, effektivliyi sübut olunmuş vasitədir.
Ultrasəs emalı aşağıdakıları təşviq edir:
- Sintez
- Funksionallaşdırma
- Modifikasiya
- Dispersləşdirmə
- Deaqqlomerasiya & Dolaşıqların açılması
Flüoressensiyanın yüksəldici konversiyasına malik, suda həll olan karbon nanohissəcikləri
Li və həmmüəllifləri (2010) birbaşa qlükozadan monodispers, suda həll olan flüoressent karbon nanohissəcikləri (CNPs) istehsal etmək üçün yüksək səmərəli, bir mərhələli ultrasəslə sintez üsulu hazırlamışlar. Turşu və ya qələvi katalizatorun iştirakı ilə ultrasəs emalı tətbiq edilən bu proses intensiv hidrodinamik kəsilmə qüvvələri və yerli yüksək təzyiq zonaları yaratmaq üçün akustik kavitasiyadan istifadə edir. Bu qüvvələr klassik LaMer nüvələşmə modelinə uyğun olaraq qlükozanın polimerləşməsini və karbonlaşmasını təmin edir və nəticədə diametri 5 nm-dən az olan sferik nanohissəciklər alınır.
Bu yanaşmanın əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, alınan CNPs hidroksil qrupları ilə zəngin səthləri sayəsində təbii olaraq hidrofil olur və əlavə səth modifikasiyalarına və ya zəhərli səth örtücü maddələrə ehtiyac olmadan suda sərbəst dispersləşə bilir. Bu “yaşıl” sintez ənənəvi metal əsaslı kvant nöqtələrindən kəskin şəkildə fərqlənərək daha üstün fotostabillik, biouyğunluq və ekoloji təhlükəsizlik təklif edir.
Optik baxımdan bu son dərəcə kiçik CNPs görünən işıqdan yaxın infraqırmızı (NIR) diapazona qədər parlaq, tənzimlənə bilən fotolüminessensiya nümayiş etdirir. Xüsusilə, onlar güclü yüksəldici konversiya flüoressensiyası nümayiş etdirir və NIR şüalanması ilə həyəcanlandırıldıqda NIR işığı yaya bilir; bu da onları dərin toxumaların bioloji görüntülənməsi və qeyri-invaziv diaqnostika üçün çox uyğun edir. Nanohissəciklər təxminən 7% kvant çıxımını saxlayır və otaq temperaturunda altı aydan çox müddət ərzində optik xüsusiyyətlərini qoruyur. Suda əla dispersləşmə qabiliyyəti, aşağı toksiklik və dayanıqlı flüoressensiya nəzərə alınmaqla, CNPs yeni nəsil biosensorlar, hədəfli dərman çatdırılması sistemləri və biotibbi görüntüləmə agentləri üçün perspektivli alternativdir.
(a) Qlükozadan ultrasəs emalı ilə hazırlanmış, diametri 5 nm-dən az olan CNPs-in TEM təsviri; (b), (c) müvafiq olaraq günəş işığı və UV (365 nm, mərkəzdə) işıqlandırması altında CNPs-in sudakı dispersiyalarının fotoşəkilləri; (d–g) müxtəlif həyəcanlandırma şəraitlərində CNPs-in flüoressensiya mikroskopu təsvirləri: d, e, f və g müvafiq olaraq 360, 390, 470 və 540 nm üçün. [Li et al. 2010]
UIP2000hdT sonikatoru ilə flüoressent nanohissəciklərin sənaye miqyasında sintezi
Flüoressent porfirin nanohissəciklərinin sonosintezi
Kashani-Motlagh və həmmüəlliflərinin (2010) tədqiqatı flüoressent üzvi porfirin nanohissəciklərinin sintezi üçün idarə olunan çökdürməni yüksək intensivlikli ultrasəs emalı ilə birləşdirən “ultrasəs üsulunu” uğurla təqdim etmişdir. Prekursor kimi [tetrakis(para-xlorfenil)porfirin] (TClPP) istifadə edən tədqiqat qrupu orta diametri təxminən 200 nm olan sferik nanohissəciklər hazırlamışdır. Ultrasəs enerjisi porfirin xromoforlarının öz-özünə aqreqasiyasının qarşısını effektiv şəkildə alır və nəticədə ətraf mühit şəraitində, qaranlıqda ən azı 30 gün ərzində çöküntü əmələ gəlməyən sabit kolloid suspenziya alınır. Hissəciklər hidrofob qarşılıqlı təsirlərin, π-π yığılmasının və hidrogen rabitələrinin birgə təsiri ilə fiziki olaraq sabitləşdirilir.
Ultrasəs emalı alınan nanohissəciklərin həm morfologiyasına, həm də optik xüsusiyyətlərinə güclü təsir göstərir. Səciyyəvi optik xüsusiyyət monomer porfirin məhlulu ilə müqayisədə udulma spektrlərində əhəmiyyətli batoxrom (qırmızıya doğru) sürüşmədir; bu, molekulların yastılaşması və nanostruktur daxilində elektron qarşılıqlı təsirlərinin dəyişməsi ilə izah olunur. Bundan əlavə, flüoressensiya spektrləri sönmə baş vermədən ilkin formasını saxlayır, lakin daha yüksək spektral ayırdetmə qabiliyyəti nümayiş etdirir.
Ultrasəs emalının müddəti nanohissəciklərin yığılması üçün mühüm idarəetmə parametridir. Daha qısa ultrasəs emalı müddətləri daha iti udulma piklərinə və daha yüksək molyar absorbansa malik hissəciklər yaradır; bu da daha kiçik, daha az aqreqasiya etmiş strukturları göstərir. Əksinə, ultrasəs emalı müddətinin uzadılması əmələ gələn nanohissəciklərin ümumi sayını artırmaqla yanaşı, hər hissəcikdəki porfirin molekullarının aqreqasiya sayını da artırır. Bu tənzimlənə bilən sintez üsulu ənənəvi molekulyar porfirinlərdən daha yüksək göstəricilərə malik qabaqcıl optik sensorların, oksidləşmə reaksiyaları üçün fotokatalizatorların və funksional fotonik materialların hazırlanması üçün dəyərli yol təklif edir.
Kashani-Motlaghın tədqiqat qrupu (2010) flüoressent porfirin nanohissəciklərini sintez etmək üçün sadə ultrasəslə çökdürmə üsulu tapmışdır.
Maqnit/flüoressent nanokompozitlərin sintezi
Ultrasəs silisium dioksid qabığı ilə örtülmüş maqnit nanohissəciklərindən və flüoressent kvant nöqtələrindən (QDs) ibarət nanokompozitlərin sintezinə kömək edir. Bu kompozitlər bifunksionaldır və həm QDs-in, həm də maqnit nanohissəciklərinin üstünlüklərinə malikdir. CdS kvant nöqtələri aşağıdakı prosedurla sintez edilmişdir: əvvəlcə ferromaqnit maye ehtiva edən nüvələşmə plyonkasının alt qatından 2 mL və 1 mol/L konsentrasiyalı CdS kvant nöqtələrindən 0,5 mL ultrasəslə qarışdırma şəraitində birləşdirilmiş, sonra əvvəlki qarışığa 2 mL PTEOS (əvvəlcədən polimerləşdirilmiş tetraetilortosilikat) və sonda 5 mL ammonyak əlavə edilmişdir.
Bundan əlavə, ultrasəslə emulsiyalaşdırma kvant nöqtələri (QDS), maqnetit nanohissəcikləri və kapsullaşdırma üçün amfifil poli(tert-butil akrilat-ko-etil akrilat-ko-metakril turşusu) üçbloklu kopolimerdən istifadə etməklə yeni, çoxrəngli, yüksək flüoressensiyalı superparamaqnit nanohissəciklərin hazırlanmasına imkan verir.
Tez-tez verilən suallar: flüoressent nanohissəciklərin ultrasəslə sintezi
Flüoressent nanohissəciklər üçün ultrasəslə sintezdən istifadənin üstünlükləri hansılardır?
Ultrasəslə sintez yüksək keyfiyyətli flüoressent nanohissəciklərin istehsalı üçün sadə, təhlükəsiz, təkrarlana bilən və miqyası genişləndirilə bilən üsul təklif edir. Ənənəvi üsullarla müqayisədə ultrasəs emalı kolloid sintez prosesini yaxşılaşdırır və nəticədə ölçüləri eyni, yüksək kristallı, yüksək kvant səmərəliliyi və sabitlik nümayiş etdirən hissəciklər alınır.
Ultrasəs emalı flüoressent nanohissəciklərin keyfiyyətini necə yaxşılaşdırır?
Ultrasəs hissəciklərin ölçüsünə və paylanmasına dəqiq nəzarəti asanlaşdıraraq sintez prosesini yaxşılaşdırır. O, hissəciklərin deaqqlomerasiyasını və dolaşıqlarının açılmasını təşviq edərək homogen qarışığı təmin edir. Bu, parlaq və sabit fotolüminessensiya kimi üstün optik xüsusiyyətlərə malik nanohissəciklərin alınmasına gətirib çıxarır və xromoforların öz-özünə aqreqasiyasının qarşısını alır.
Ultrasəs emalından suda həll olan karbon nanohissəciklərinin (CNPs) sintezi üçün istifadə etmək olarmı?
Bəli. Ultrasəslə sintez qlükoza kimi təbii prekursorlardan birbaşa monodispers, suda həll olan karbon nanohissəcikləri istehsal etmək üçün “yaşıl”, bir mərhələli üsuldan istifadəyə imkan verir. Bu CNPs hidroksil qrupları ilə zəngindir və buna görə mürəkkəb səth modifikasiyalarına ehtiyac olmadan yüksək dərəcədə hidrofil olur. Onlar görünən işıqdan yaxın infraqırmızı (NIR) diapazona qədər güclü fotolüminessensiya nümayiş etdirir və əla yüksəldici konversiya xüsusiyyətlərinə malikdir.
Porfirin nanohissəciklərinin sintezində ultrasəs emalının rolu nədir?
Ultrasəs emalı çökdürməni yüksək intensivlikli ultrasəslə birləşdirərək flüoressent porfirin nanohissəciklərinin sintezi üçün effektivdir. Bu proses uzun müddət aqqlomerasiyaya müqavimət göstərən sabit nanohissəciklər yaradır. Ultrasəs emalının müddəti həlledici əhəmiyyət daşıyır; o, hissəcik ölçüsünə və hər vahiddəki xromoforların sayına birbaşa təsir edərək son məhsulun optik xüsusiyyətlərinə və absorbansına dəqiq nəzarət etməyə imkan verir.
Maqnit/flüoressent nanokompozitlərin yaradılmasında ultrasəslə emulsiyalaşdırmadan necə istifadə olunur?
Ultrasəslə emulsiyalaşdırma maqnit nanohissəciklərinin və flüoressent kvant nöqtələrinin (QDs) xüsusiyyətlərini birləşdirən bifunksional nanokompozitlərin sintezinə imkan verir. Ultrasəslə qarışdırmadan istifadə etməklə maqnit mayeləri və QDs silisium dioksid qabığında və ya polimer matrisində kapsullaşdırılmadan əvvəl effektiv şəkildə qarışdırıla bilər. Bu, qabaqcıl biotibbi tətbiqlər üçün uyğun olan çoxrəngli, yüksək flüoressensiyalı, superparamaqnit nanohissəciklər yaradır.
Ultrasəslə sintez edilmiş flüoressent nanohissəciklər hansı tətbiqlərdə istifadə olunur?
Sonokimya vasitəsilə istehsal edilən flüoressent nanohissəciklərin çoxsaylı tətbiq sahələri var, o cümlədən:
- Biotibbi: biosensorlar, biotibbi görüntüləmə və hədəfli dərman çatdırılması.
- Optik: elektrooptika və optik məlumatların saxlanması.
- Kimyəvi: nanomaterialların analizi və modifikasiyası.
- Bioloji: bioanalitik tədqiqatlar və hüceyrə görüntüləməsi.
Flüoressent nanohissəciklərin dispersləşdirilməsi üçün niyə sonokimyaya üstünlük verilir?
Sintezdən əlavə, ultrasəs emalı sabit nanosuspenziyaların etibarlı dispersləşdirilməsi və deaqqlomerasiyası üçün üstünlük verilən üsuldur. O, nanohissəciklərin həlledicidə bərabər paylanmış vəziyyətdə qalmasını təmin edir; bu isə onların flüoressent xüsusiyyətlərinin saxlanması və saxlama və ya istifadə zamanı sedimentasiyanın qarşısının alınması üçün həlledici əhəmiyyət daşıyır.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Li, Haitao; He, Xiaodie; Liu, Yang; Huang, Hui; Lian, Suoyuan; Lee, Shuit-Tong; Kang, Zhenhui (2010): One-step ultrasonic synthesis of water-soluble carbon nanoparticles with excellent photoluminescent properties. Carbon 49, 2011. 605-609.
- Kashani-Motlagh, Mohamad Mehdi; Rahimi, Rahmatollah; Kachousangi, Marziye Javaheri (2010): Ultrasonic Method for the Preparation of Organic Porphyrin Nanoparticles. Molecules 15, 2010. 280-287.
- Bose, Rahul; Roychoudhury, Piya; Pal, Ruma (2021): In-situ green synthesis of fluorescent silica–silver conjugate nanodendrites using nanoporous frustules of diatoms: an unprecedented approach. Bioprocess and Biosystems Engineering 44, 2021
- Li, Jimmy Kuan-Jung; Ke, Cherng-Jyh; Lin, Cheng-An J.; Cai, Zhi-Hua; Chen, Ching-Yun; Chang, Walter H. (2011): Facile Method for Gold Nanocluster Synthesis and Fluorescence Control Using Toluene and Ultrasound. Journal of Medical and Biological Engineering, 33/1, 2011. 23-28.
Flüoressent nanohissəcikləri UP400St sonikatoru ilə istehsal edin