સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સનો ગ્રીન સોનોકેમિકલ રૂટ
સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સ (AgNPs) તેમના એન્ટિ-માઇક્રોબાયલ ગુણધર્મો, ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો અને ઉચ્ચ વિદ્યુત વાહકતાને કારણે વારંવાર નેનોમટેરિયલ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ચાંદીના નેનો કણોની તૈયારી માટે કપ્પા કેરેજેનનનો ઉપયોગ કરીને સોનોકેમિકલ માર્ગ એ એક સરળ, અનુકૂળ અને પર્યાવરણને અનુકૂળ સંશ્લેષણ પદ્ધતિ છે. κ-carrageenan નો ઉપયોગ કુદરતી પર્યાવરણને અનુકૂળ સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે થાય છે, જ્યારે પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ગ્રીન રિડ્યુસિંગ એજન્ટ તરીકે કામ કરે છે.
સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સનું ગ્રીન અલ્ટ્રાસોનિક સિન્થેસિસ
એલ્સુપીખે એટ અલ. (2015) સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સ (AgNPs) ની તૈયારી માટે ગ્રીન અલ્ટ્રાસોનિકલી-સહાયિત સંશ્લેષણ માર્ગ વિકસાવ્યો છે. સોનોકેમિસ્ટ્રી ઘણી ભીની-રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને પ્રોત્સાહન આપવા માટે જાણીતી છે. Sonication નેચરલ સ્ટેબિલાઈઝર તરીકે κ-carrageenan સાથે AgNP ને સિન્થસાઈઝ કરવામાં સક્ષમ કરે છે. પ્રતિક્રિયા ઓરડાના તાપમાને ચાલે છે અને કોઈપણ અશુદ્ધિઓ વિના એફસીસી ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર સાથે સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સ ઉત્પન્ન કરે છે. AgNPs ના કણોના કદનું વિતરણ κ-carrageenan ની સાંદ્રતા દ્વારા પ્રભાવિત થઈ શકે છે.
Ag-NPs ચાર્જ કરેલ જૂથો વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની યોજના કે જે sonication હેઠળ κ-carrageenan સાથે મર્યાદિત છે. [એલસુપીખે એટ અલ. 2015]
પ્રક્રિયા
- AgNO ને ઘટાડીને Ag-NPsનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું3 κ-carrageenan ની હાજરીમાં અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને. વિવિધ નમૂનાઓ મેળવવા માટે, 0.1 M AgNO ના 10 એમએલ ઉમેરીને, પાંચ સસ્પેન્શન તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા.3 થી 40-mL κ-carrageenan. વપરાયેલ κ-કેરેજેનન સોલ્યુશન્સ અનુક્રમે 0.1, 0.15, 0.20, 0.25 અને 0.3 wt% હતા.
- AgNO મેળવવા માટે ઉકેલોને 1 કલાક માટે હલાવવામાં આવ્યા હતા3/κ-કેરેજીનન.
- પછી, નમૂનાઓ તીવ્ર અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશનના સંપર્કમાં આવ્યા હતા: અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણનું કંપનવિસ્તાર UP400S (400W, 24kHz) 50% પર સેટ કરવામાં આવી હતી. ઓરડાના તાપમાને 90 મિનિટ માટે સોનિકેશન લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું. અલ્ટ્રાસોનિક લિક્વિડ પ્રોસેસર્સનો સોનોટ્રોડ UP400S સીધા પ્રતિક્રિયા ઉકેલમાં ડૂબી હતી.
- સોનિકેશન પછી, સસ્પેન્શનને 15 મિનિટ માટે સેન્ટ્રીફ્યુજ કરવામાં આવ્યું હતું અને ચાંદીના આયન અવશેષોને દૂર કરવા માટે ડબલ નિસ્યંદિત પાણીથી ચાર વખત ધોવામાં આવ્યું હતું. Ag-NPs મેળવવા માટે અવક્ષેપિત નેનોપાર્ટિકલ્સને વેક્યૂમ હેઠળ 40°C પર રાતોરાત સૂકવવામાં આવ્યા હતા.
સમીકરણ
- nH2ઓ —sonication–> +H + OH
- OH + RH –> R + H2ઓ
- AgNo3–હાઇડ્રોલિસિસ–> Ag+ + NO3–
- R + Ag+ —> Ag° + R’ + એચ+
- એજી+ + એચ –ઘટાડો–> Ag°
- એજી+ + એચ2ઓ —> Ag° + OH + H+
વિશ્લેષણ અને પરિણામો
પરિણામોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, નમૂનાઓનું યુવી-દૃશ્યમાન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક વિશ્લેષણ, એક્સ-રે વિવર્તન, FT-IR રાસાયણિક વિશ્લેષણ, TEM અને SEM છબીઓ દ્વારા વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.
κ-કેરેજેનન સાંદ્રતામાં વધારો સાથે Ag-NP ની સંખ્યામાં વધારો થયો છે. Ag/κ-carrageenan ની રચના યુવી-દ્રશ્ય સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી દ્વારા નિર્ધારિત કરવામાં આવી હતી જ્યાં સપાટી પ્લાઝમોન શોષણ મહત્તમ 402 થી 420nm પર જોવા મળ્યું હતું. એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન (XRD) વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે Ag-NPs ચહેરા-કેન્દ્રિત ઘન બંધારણના છે. ફૌરીયર ટ્રાન્સફોર્મ ઇન્ફ્રારેડ (FT-IR) સ્પેક્ટ્રમ એ κ-carrageenan માં Ag-NPs ની હાજરી દર્શાવે છે. ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (TEM) κ-carrageenan ની સૌથી વધુ સાંદ્રતા માટે 4.21nm ની નજીક સરેરાશ કણોના કદ સાથે Ag-NPsનું વિતરણ દર્શાવે છે. સ્કેન ઇલેક્ટ્રોન માઈક્રોસ્કોપી (SEM) ઈમેજો Ag-NPs ના ગોળાકાર આકારને દર્શાવે છે. SEM વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે κ-carrageenan સાંદ્રતામાં વધારો સાથે, Ag/κ-carrageenan ની સપાટીમાં ફેરફારો થયા છે, જેથી ગોળાકાર આકાર સાથે નાના કદના Ag-NPs પ્રાપ્ત થયા હતા.
TEM છબીઓ અને κ-carrageenan ની વિવિધ સાંદ્રતામાં સોનોકેમિકલી સંશ્લેષણ Ag/κ-carrageenan માટે અનુરૂપ કદ વિતરણો. [0.1%, 0.2%, અને 0.3%, અનુક્રમે (a, b, c)].
Ag+/κ-carrageenan (ડાબે) અને sonicated Ag/κ-carrageenan (જમણે). સોનિકેશન UP400S સાથે 90min માટે કરવામાં આવ્યું હતું. [એલસુપીખે એટ અલ. 2015]
UP400S – એજી નેનોપાર્ટિકલ્સના સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણ
κ-carrageenan ની વિવિધ સાંદ્રતામાં Ag/κ-carrageenan માટે SEM છબીઓ. [0.1%, 0.2%, અને 0.3%, અનુક્રમે (a, b, c)]. [એલસુપીખે એટ અલ. 2015]
સાહિત્ય/સંદર્ભ
- એલ્સુપીખે, રાંડા ફવઝી; શામેલી, કામ્યાર; અહમદ, મન્સોર બી; ઇબ્રાહિમ, નોર અઝોવા; ઝૈનુદિન, નોર્હાઝલિન (2015): κ-carrageenan ની વિવિધ સાંદ્રતામાં ચાંદીના નેનોપાર્ટિકલ્સનું લીલા સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ. નેનોસ્કેલ સંશોધન પત્રો 10. 2015.
મૂળભૂત માહિતી
સોનોકેમિસ્ટ્રી
જ્યારે દ્રાવણમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ (પ્રવાહી અથવા સ્લરી અવસ્થા) પર શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે ભૌતિક ઘટનાને કારણે ચોક્કસ સક્રિયકરણ ઊર્જા પ્રદાન કરે છે, જેને એકોસ્ટિક પોલાણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પોલાણ ઉચ્ચ શીયર ફોર્સ અને આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓ બનાવે છે જેમ કે ખૂબ ઊંચા તાપમાન અને ઠંડક દર, દબાણ અને પ્રવાહી જેટ. આ તીવ્ર દળો પ્રતિક્રિયાઓ શરૂ કરી શકે છે અને પ્રવાહી તબક્કામાં પરમાણુઓના આકર્ષક દળોનો નાશ કરી શકે છે. અસંખ્ય પ્રતિક્રિયાઓ અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશનથી લાભ માટે જાણીતી છે, દા.ત. સોનોલિસિસ, સોલ-જેલ માર્ગ, સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ પેલેડિયમ, લેટેક્ષ, હાઇડ્રોક્સાપેટાઇટ અને અન્ય ઘણા પદાર્થો. વિશે વધુ વાંચો અહીં સોનોકેમિસ્ટ્રી!
ચાંદીના નેનોપાર્ટિકલ્સ
સિલ્વર નેનો-કણો 1nm અને 100nm વચ્ચેના કદ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. જ્યારે વારંવાર 'સિલ્વર' તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે’ કેટલાક સિલ્વર ઑક્સાઈડની મોટી ટકાવારીથી બનેલા હોય છે કારણ કે તેમની સપાટી-થી-જથ્થાબંધ ચાંદીના અણુઓના મોટા પ્રમાણને કારણે. સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સ વિવિધ બંધારણો સાથે દેખાઈ શકે છે. સામાન્ય રીતે, ગોળાકાર ચાંદીના નેનોપાર્ટિકલ્સનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, પરંતુ હીરા, અષ્ટકોણ અને પાતળી શીટ્સનો પણ ઉપયોગ થાય છે.
તબીબી એપ્લિકેશનોમાં સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સ ખૂબ વારંવાર જોવા મળે છે. ચાંદીના આયનો બાયોએક્ટિવ હોય છે અને તેમાં મજબૂત એન્ટિમાઇક્રોબાયલ અને જંતુનાશક અસરો હોય છે. તેમનો અત્યંત વિશાળ સપાટી વિસ્તાર અસંખ્ય લિગાન્ડ્સના સંકલન માટે પરવાનગી આપે છે. અન્ય મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતાઓ વાહકતા અને અનન્ય ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો છે.
તેમની વાહક વિશેષતાઓ માટે, સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સ ઘણીવાર કોમ્પોઝિટ, પ્લાસ્ટિક, ઇપોક્સી અને એડહેસિવ્સમાં સમાવિષ્ટ થાય છે. ચાંદીના કણો વિદ્યુત વાહકતા વધારે છે; તેથી સિલ્વર પેસ્ટ અને શાહીનો વારંવાર ઈલેક્ટ્રોનિક્સના ઉત્પાદનમાં ઉપયોગ થાય છે. સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સ સપાટીના પ્લાઝમોન્સને ટેકો આપતા હોવાથી, AgNPs પાસે ઉત્કૃષ્ટ ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો છે. પ્લાઝમોનિક સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ સેન્સર, ડિટેક્ટર અને વિશ્લેષણાત્મક સાધનો જેમ કે સરફેસ એનહાન્સ્ડ રમન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (SERS) અને સરફેસ પ્લાઝમોન ફીલ્ડ-એન્હાન્સ્ડ ફ્લોરોસેન્સ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (SPFS) માટે થાય છે.
carrageenan
Carrageenan એક સસ્તું કુદરતી પોલિમર છે, જે લાલ સીવીડની વિવિધ પ્રજાતિઓમાં જોવા મળે છે. કેરેજીનન્સ એ રેખીય સલ્ફેટેડ પોલિસેકરાઇડ્સ છે જેનો ખાદ્ય ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, તેમના જેલિંગ, જાડા અને સ્થિર ગુણધર્મો માટે. તેમનો મુખ્ય ઉપયોગ ડેરી અને માંસ ઉત્પાદનોમાં છે, જે ખોરાક પ્રોટીન સાથે મજબૂત બંધનકર્તા હોવાને કારણે છે. કેરેજેનનની ત્રણ મુખ્ય જાતો છે, જે તેમના સલ્ફેશનની ડિગ્રીમાં અલગ છે. કપ્પા-કૅરેજેનન ડિસેકરાઇડ દીઠ એક સલ્ફેટ જૂથ ધરાવે છે. Iota-carrageenan (ι-carrageenen) ડિસેકરાઇડ દીઠ બે સલ્ફેટ ધરાવે છે. Lambda carrageenan (λ-carrageenen) ડિસેકરાઇડ દીઠ ત્રણ સલ્ફેટ ધરાવે છે.
Kappa carrageenan (κ-carrageenan) પાસે D-galactose અને 3,6-anhydro-D-galactose ના સલ્ફેટેડ પોલિસેકરાઇડનું રેખીય માળખું છે.
κ- કેરેજેનનનો ઉપયોગ ખાદ્ય ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે થાય છે, દા.ત. જેલિંગ એજન્ટ તરીકે અને ટેક્સચરમાં ફેરફાર કરવા માટે. તે આઈસ્ક્રીમ, ક્રીમ, કુટીર ચીઝ, મિલ્કશેક, સલાડ ડ્રેસિંગ, મીઠાઈયુક્ત કન્ડેન્સ્ડ મિલ્ક, સોયા મિલ્કમાં એડિટિવ તરીકે મળી શકે છે. & ઉત્પાદનની સ્નિગ્ધતા વધારવા માટે અન્ય છોડના દૂધ અને ચટણીઓ.
તદુપરાંત, κ-કેરેજીનન બિન-ખાદ્ય ઉત્પાદનોમાં મળી શકે છે જેમ કે શેમ્પૂ અને કોસ્મેટિક ક્રીમમાં જાડું કરનાર, ટૂથપેસ્ટમાં (તત્વોને અલગ થતા અટકાવવા માટે સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે), અગ્નિશામક ફીણ (ફીણને ચીકણું થવા માટે ઘટ્ટ કરનાર તરીકે), એર ફ્રેશનર જેલ્સ. , શૂ પોલિશ (સ્નિગ્ધતા વધારવા માટે), બાયોટેકનોલોજીમાં કોષો/ઉત્સેચકોને સ્થિર કરવા માટે, ફાર્માસ્યુટિકલ્સમાં (ગોળીઓ/ગોળીઓમાં નિષ્ક્રિય સહાયક તરીકે), પાલતુ ખોરાક વગેરેમાં.