Ultrazvučna sinteza fluorescentnih nano čestica

• Vještački sintetizovane fluorescentne nanočestice imaju višestruke potencijalne primene u proizvodnji elektrooptike, optičkog skladištenja podataka, kao i za biohemijske, bioanalitičke i medicinske primene.
• Sonikacija je efikasna i pouzdana metoda za sintetizaciju fluorescentnih nano čestica visokog kvaliteta u industrijskoj skali.
• Ultrazvučna sinteza fluorescentnih nano čestica je jednostavna, sigurna, ponovljiva i skalabilna.

Ultrazvučna priprema fluorescentnih nano čestica

Primena ultrazvučnih talasa na nano materijale je dobro poznata po svojim blagotvornim efektima, koji uključuju sonohemijsku sintezu nano čestica, njihovu funkcionalizaciju i modifikaciju. Pored ovih sonohemijskih aplikacija, ultrazvuk je poželjna tehnika za pouzdanu i efikasnu disperziju i deaglomeraciju stabilnih nano suspenzija.

Ultrazvučna priprema fluorescentnih nanočestica

Ultrasonication je dokazano sredstvo koje poboljšava koloidnu sintezu uniformnih i visoko kristalnih nanočestica sa fluorescentnim svojstvima, visokom kvantnom efikasnošću i stabilnošću.
Ultrazvučna pomoć tokom:

• sinteza
• Funkcionalizacija
• modifikacija
• disperzija
• Deaglomeracija & Detangling

Ugljične nanočestice rastvorljive u vodi sa fluorescentnom pretvorbom

Li et al (2010) razvili su jednokorak Ultrasonic metoda za sintezu monodisperznih fluorescentni rastvorljivi u vodi ugljenične nanočestice (CNP). Fluorescentne čestice su sintetizirane direktno iz glukoze uz pomoć ultrazvučnog tretmana u jednom koraku uz pomoć alkalija ili kiselina. Površine čestica bile su bogate hidroksilnim grupama, što im je davalo visok nivo hidrofilnost. CNP bi mogli emitovati svijetao i raznobojan fotoluminiscencija koja pokriva čitav spektar vidljivog do bliskog infracrvenog (NIR) spektra. Nadalje, ovi CNP-ovi su također imali odlične rezultate fluorescentno sa povećanom konverzijom svojstva.
Proces ultrazvučne reakcije u jednom koraku je zelena i praktična metoda koja koristi prirodne prekursore za pripremu ultra malih CNP-ova korištenjem glukoze kao resursa ugljika. CNP pokazuju stabilne (>6 mjeseci) i jak PL (kvantni prinos ∼7%), posebno dvije odlične fotoluminiscentne osobine: NIR emisija i fotoluminiscentna svojstva uz povećanje konverzije. Kombinirajući slobodnu disperziju u vodi (bez ikakvih modifikacija površine) i atraktivna fotoluminiscentna svojstva, ovi CNP-ovi obećavaju za novu vrstu fluorescentnih markera, biosenzora, biomedicinske slike i isporuke lijekova za primjenu u bionauci i nano-biotehnologiji.

(a) TEM slika CNP-a pripremljenih ultrazvukom iz glukoze prečnika manjeg od 5 nm; (b), (c) Fotografije disperzija CNP-a u vodi sa sunčevom svetlošću i UV (365 nm, centar) osvetljenjem, respektivno; (dg) Fluorescentne mikroskopske slike CNP-a pod različitim pobudama: d, e, f i g za 360, 390, 470 i 540 nm, respektivno. [Li et al. 2010]

Fluorescentne porfirinske nano čestice

Istraživačka grupa Kashani-Motlagh uspješno je sintetizirala fluorescentni porfirin nanočestice pod ultrazvukom. Stoga su se kombinovali padavine i sonikacija. Rezultirajuće [tetrakis(para-klorofenil)porfirin] TClPP nanočestice bile su stabilne u rastvoru bez aglomeracije najmanje 30 dana. Nije uočeno samoagregiranje sastavnih hromofora porfirina. TClPP nanočestice su pokazale interesantna optička svojstva, posebno velika badochromic pomak u spektru apsorpcije.
Trajanje Ultrasonic tretman ima duboke efekte na veličinu čestica nanočestica porfirina. Pri kraćim vremenima obrade ultrazvukom, nanočestice porfirina imaju oštrije vrhove i jaču apsorpciju; ovo ukazuje da povećanjem vremena sonikacije, broj porfirina nanočestice postaje sve više i povećava se broj porfirina po svakoj jedinici nanočestice.

Istraživačka grupa Kashani-Motlagh (2010) pronašla je jednostavan ultrazvučni aparat padavine put za sintezu fluorescentnih nano čestica profirina.

Sinteza magnetnih/fluorescentnih nanokompozita

Ultrazvučno pomaže sintezu nanokompozita koji se sastoje od magnetna nanočestice i fluorescentna kvantne tačke (QD) sa premazom od silicijumske ljuske. Ovi kompoziti su bifunkcionalni, sa prednostima i QD-a i magnetnih nanočestica. Kvantne tačke CdS sintetizirane su sljedećim postupkom: Prvo, 2 mL donjeg sloja nukleacionog filma koji sadrži fero magnetofluid i 0,5 mL 1 mol/L kvantnih tačaka CdS su pomiješani pod Ultrasonic uz miješanje, 2 mL PTEOS-a (pre-polimeriziranog tetraetilortosilikata) je tada dodano u prethodnu smjesu i na kraju je dodano 5 mL amonijaka.
Nadalje, ultrazvučni emulgiranje omogućava pripremu novih višebojnih visokofluorescentnih-superparamagnetnih nanočestica koristeći kvantne tačke (QDS) i nanočestice magnetita i amfifilni poli(tertbutil akrilat-ko-etil akrilat-ko-metakrilna kiselina) triblok kopolimer za inkapsulaciju.