سنتز اولتراسونیک نانوذرات فلورسنت

نانوذرات فلورسنت سنتز شده مصنوعی و نقاط کوانتومی به عنوان مواد تبدیل‌کننده با کاربردهای چندگانه شامل الکترواپتیک، ذخیره‌سازی داده‌های نوری، تجزیه و تحلیل بیوشیمیایی و تشخیص‌های پزشکی پیشرفته پدید آمده‌اند. روش‌های سنتز سنتی اغلب برای دستیابی به اندازه ذرات ثابت، پایداری کلوئیدی و بازده کوانتومی بالا، به‌ویژه در مقیاس‌های صنعتی، تلاش می‌کنند. Ultrasonic synthesis (sonochemical synthesis) is a highly effective and reliable alternative, offering a simple, safe, reproducible, and easily scalable approach to producing high-quality fluorescent nanomaterials.

آماده سازی التراسونیک ذرات نانو فلورسنت

امواج اولتراسونیک با استفاده از امواج فراصوت قدرت بر روی مایعات و دوغاب، نیروهای برشی موضعی شدید و ریز جت ها را ایجاد می کند که دقیقاً هسته و دینامیک رشد را کنترل می کند و نانوذرات تک پراکنده با خواص نوری برتر را تولید می کند. به عنوان مثال، یک درمان اولتراسونیک یک مرحله‌ای از پیش‌سازهای طبیعی مانند گلوکز، نانوذرات کربنی بسیار کوچک و محلول در آب تولید می‌کند که نور درخشان مرئی به مادون قرمز نزدیک، قابلیت‌های تبدیل قوی و پایداری طولانی‌مدت عالی بدون هسته‌های فلزی سمی را نشان می‌دهند. به طور مشابه، ترکیب فراصوت با بارش کنترل‌شده، ساخت نانوذرات پورفیرین آلی پایدار و غیر تجمعی را امکان‌پذیر می‌سازد که وضوح فلورسانس افزایش یافته و تغییرات باتوکرومیک قابل‌توجهی را در طیف جذبی خود نشان می‌دهند. فراتر از سنتز، اولتراسوند تکنیک ارجح برای پراکندگی قابل اعتماد و جداسازی سوسپانسیون‌های نانو باقی می‌ماند، در حالی که عملکرد و اصلاح سطح ملایم را تسهیل می‌کند. سنتز اولتراسونیک همراه با توانایی آن برای عملکرد در شرایط ملایم و سازگار با محیط زیست، به عنوان یک فناوری سنگ بنای پیشرفت نانومواد فلورسنت نسل بعدی در کاربردهای صنعتی و زیست پزشکی است.

آماده سازی التراسونیک نانوذرات فلورسنت

امواج فراصوت یک ابزار اثبات شده است که سنتز کلوئیدی نانوذرات یکنواخت و بسیار کریستالی با خواص فلورسنت، راندمان کوانتومی بالا و پایداری را بهبود می بخشد.
سونیکیشن موجب می‌شود:

• سنتز
• کارکردسازی
• اصلاح
• پراکندگی
• deagglomeration & گره گشایی

نانوذرات کربن محلول در آب با تبدیل فلورسانس

لی و همکاران (2010) developed a highly efficient, one-step ultrasonic synthesis method to produce monodispersed, water-soluble fluorescent carbon nanoparticles (CNPs) directly from glucose. با اعمال درمان اولتراسونیک در حضور یک کاتالیزور اسیدی یا قلیایی، این فرآیند از کاویتاسیون صوتی برای ایجاد نیروهای برشی شدید هیدرودینامیکی و مناطق پرفشار موضعی استفاده می‌کند. این نیروها پلیمریزاسیون و کربنیزه شدن گلوکز را با پیروی از مدل کلاسیک هسته زایی LaMer، به تولید نانوذرات کروی زیر 5 نانومتر سوق می دهند.

مزیت کلیدی این روش این است که CNP های حاصل به دلیل سطوح غنی از هیدروکسیل، ذاتاً آبدوست هستند و به آنها اجازه می دهد آزادانه در آب بدون نیاز به تغییرات سطحی اضافی یا عوامل پوشش دهنده سمی پراکنده شوند. این “سبز” سنتز به شدت با نقاط کوانتومی سنتی مبتنی بر فلز در تضاد است و پایداری نوری عالی، زیست سازگاری و ایمنی محیطی را ارائه می دهد.

از نظر اپتیکی، این CNP های بسیار کوچک، نورتابی روشن و قابل تنظیم را در سراسر طیف مرئی به مادون قرمز نزدیک (NIR) نشان می دهند. قابل ذکر است، آنها فلورسانس تبدیل به بالا را نشان می دهند و می توانند نور NIR را هنگامی که توسط تابش NIR برانگیخته می شوند ساطع کنند، که آنها را برای تصویربرداری بیولوژیکی بافت عمیق و تشخیص های غیرتهاجمی بسیار مناسب می کند. نانوذرات بازده کوانتومی تقریباً 7 درصد را حفظ می‌کنند و خواص نوری خود را برای بیش از شش ماه در دمای اتاق حفظ می‌کنند. با توجه به پراکندگی عالی در آب، سمیت کم و فلورسانس قوی، CNP ها جایگزین امیدوارکننده ای برای حسگرهای زیستی نسل بعدی، سیستم های دارورسانی هدفمند و عوامل تصویربرداری زیست پزشکی هستند.

(الف) تصویر TEM از CNPs تهیه شده از طریق فراصوت از گلوکز با قطر کمتر از 5 نانومتر. (ب)، (ج) عکس هایی از پراکندگی CNP ها در آب با نور خورشید و اشعه ماوراء بنفش (365 نانومتر، مرکز)، به ترتیب. (D-G) تصاویر میکروسکوپ فلورسنت نانوذرات تحت تحریکات مختلف d، e، f و g به ترتیب برای 360، 390، 470 و 540 نانومتر. [لی و همکاران 2010]

سونوسنتز نانوذرات پورفیرین فلورسانت

تحقیقات کاشانی-مطلق و همکاران (2010) با موفقیت یک “روش اولتراسونیک” که بارش کنترل شده را با فراصوت با شدت بالا ترکیب می کند تا نانوذرات پورفیرین آلی فلورسنت را سنتز کند. این تیم با استفاده از [تتراکیس (پارا کلروفنیل) پورفیرین] (TClPP) به عنوان پیش ساز، نانوذرات کروی با قطر متوسط ​​تقریباً 200 نانومتر تولید کردند. انرژی مافوق صوت به طور موثری از خود تجمع کروموفورهای پورفیرین جلوگیری می کند و در نتیجه یک سوسپانسیون کلوئیدی پایدار ایجاد می کند که حداقل به مدت 30 روز در شرایط محیطی و تاریک بدون بارش باقی می ماند. ذرات از نظر فیزیکی با ترکیبی از فعل و انفعالات آبگریز، انباشته شدن π-π و پیوند هیدروژنی تثبیت می شوند.

فراصوت عمیقاً بر مورفولوژی و ویژگی های نوری نانوذرات حاصل تأثیر می گذارد. یکی از ویژگی‌های نوری مشخص، تغییر باتوکرومیک (قرمز) قابل‌توجهی در طیف جذب در مقایسه با محلول مونومر پورفیرین است که به مسطح شدن مولکولی و برهمکنش‌های الکترونیکی تغییر یافته در نانوساختار نسبت داده می‌شود. علاوه بر این، طیف های فلورسانس شکل اصلی خود را بدون خاموش شدن حفظ می کنند، اما وضوح طیفی افزایش یافته ای را نشان می دهند.

مدت زمان درمان اولتراسونیک به عنوان یک پارامتر کنترل حیاتی برای مونتاژ نانوذرات عمل می کند. زمان‌های سونیکاسیون کوتاه‌تر، ذرات را با پیک‌های جذب تیزتر و جذب مولی بالاتر تولید می‌کند که نشان‌دهنده ساختارهای کوچک‌تر و کمتر تجمعی است. برعکس، افزایش زمان فراصوت، تعداد کل نانوذرات تشکیل‌شده را افزایش می‌دهد و به طور همزمان تعداد تجمع مولکول‌های پورفیرین را در هر ذره افزایش می‌دهد. این مسیر سنتز قابل تنظیم مسیر ارزشمندی را برای توسعه حسگرهای نوری پیشرفته، فوتوکاتالیست‌های واکنش‌های اکسیداتیو و مواد فوتونی کاربردی که از پورفیرین‌های مولکولی سنتی بهتر عمل می‌کنند، ارائه می‌کند.

گروه تحقیقاتی کاشانی مطلق (1389) یک مسیر ساده بارش اولتراسونیک برای سنتز نانو ذرات پروفیرین فلورسنت پیدا کردند.

سنتز نانوکامپوزیت های مغناطیسی/فلورسنت

فراصوت به سنتز نانوکامپوزیت های متشکل از نانوذرات مغناطیسی و نقاط کوانتومی فلورسنت (QDs) با پوششی از پوسته سیلیس کمک می کند. این کامپوزیت ها دو منظوره هستند و دارای مزایای QD و نانو ذرات مغناطیسی هستند. نقاط کوانتومی CdS با روش زیر سنتز شدند: ابتدا 2 میلی لیتر از لایه زیرین فیلم هسته حاوی فرو مگنتوسیال و 0.5 میلی لیتر از نقاط کوانتومی CdS 1 مول در لیتر تحت همزن اولتراسونیک مخلوط شدند، 2 میلی لیتر PTEOS (پیش پلیمریزه شده) مخلوط تترا اتیل اورتوسیلیک و در نهایت به mL واتیل ارتولیک قبلی اضافه شد. اضافه شده است.
علاوه بر این، امولسیون‌سازی اولتراسونیک امکان تهیه نانوذرات فلورسنت-سوپرپارامغناطیس چند رنگ جدید با استفاده از نقاط کوانتومی (QDS) و نانوذرات مگنتیت و پلی آمفی‌فیلیک (ترت‌بوتیل آکریلات-هماتیل آکریلات-هم-متاکریلیک اسید) را برای پوشش سه‌بلوکی می‌دهد.

سونیکاتور قدرتمند 200 وات UP200Ht

ادبیات / منابع