સોનિકેશન દ્વારા જલીય નિલંબનમાં વિખેરાયેલા નેનોહીરા

Hielscher સોનિકેટર્સનો ઉપયોગ કરીને નેનોહીરાના વિક્ષેપણો ઝડપથી અને કાર્યક્ષમ રીતે તૈયાર કરી શકાય છે. જલીય નિલંબનમાં, અલ્ટ્રાસોનિક કણસમૂહ વિઘટન કણસમૂહોનું વિશ્વસનીય વિઘટન અને સ્થિર કોલોઇડનું નિર્માણ સુનિશ્ચિત કરે છે. pH સમાયોજન માટે સરળતાથી મીઠું ઉમેરવાની પ્રક્રિયા સાથે જોડવામાં આવે ત્યારે આ પદ્ધતિ સરળ, સસ્તો અને દૂષકમુક્ત અભિગમ પૂરો પાડે છે. તેની માપવર્ધનક્ષમતા અને સરળ અમલીકરણને કારણે, અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપણ પ્રયોગશાળાના સંશોધન માટે જ નહીં, પરંતુ ઔદ્યોગિક સ્તરે નેનોહીરાના પ્રક્રમણ માટે પણ અત્યંત યોગ્ય છે.

નેનોહીરાના કણસમૂહોનું કાર્યક્ષમ અને દૂષણમુક્ત વિઘટન

જૈવચિકિત્સા, ક્વોન્ટમ ટેક્નોલોજીઓ, ઘર્ષણવિજ્ઞાન અને અદ્યતન સંયુક્ત પદાર્થોમાં નેનોહીરાનો ઉપયોગ સતત વધી રહ્યો છે, તેમ છતાં કઠણ કણસમૂહો બનાવવાની તેમની આંતરિક વૃત્તિ ઘણી વાર કાર્યક્ષમતાને મર્યાદિત કરે છે. તેથી સચોટ લાક્ષણિકતા નિર્ધારણ અને વિશ્વસનીય ઉપયોગ માટે અલગ-અલગ કણોના સ્થિર કોલોઇડ મેળવવા એ પૂર્વશરત છે. કણસમૂહોના વિઘટનની પરંપરાગત પદ્ધતિઓ ઘણી વાર તીવ્ર પીસવાની તકનીકો પર આધાર રાખે છે, જે ઝિર્કોનિયા અથવા અન્ય અશુદ્ધિઓ ઉમેરે છે, શુદ્ધિકરણને જટિલ બનાવે છે અને જૈવચિકિત્સાકીય ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપણ ઝડપી, માપવર્ધનક્ષમ અને દૂષકમુક્ત વિકલ્પ પૂરો પાડે છે. જલીય માધ્યમમાં ધ્વનિક કેવિટેશન લાગુ કરીને, પ્રોબ-પ્રકારના સોનિકેટર્સ કણસમૂહોને કાર્યક્ષમ રીતે તોડીને એક અંકના કદવાળા નેનોહીરામાં ફેરવે છે. મીઠાની સહાયથી થતા સરળ pH સમાયોજન સાથે જોડવામાં આવે ત્યારે આ પદ્ધતિ ઝેરી આડપેદાશો ઉમેર્યા વિના વિશાળ pH શ્રેણીમાં સ્થિર કોલોઇડ ઉત્પન્ન કરે છે, જેના કારણે તે પ્રયોગશાળાના સંશોધન અને ઔદ્યોગિક સ્તરના ઉત્પાદન બંને માટે અત્યંત આકર્ષક બને છે.

Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સનો ઉપયોગ કરીને નેનોહીરાને કાર્યક્ષમ અને વિશ્વસનીય રીતે વિખેરી શકાય છે.

નેનોહીરાનું અલ્ટ્રાસોનિક પીસવું અને વિક્ષેપણ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે?

અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપણમાં નેનોહીરાનો જ પીસવાના માધ્યમ તરીકે ઉપયોગ થાય છે. ઉચ્ચ-શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો દ્વારા ઉત્પન્ન થતું ધ્વનિક કેવિટેશન ઊંચી ઝડપવાળા પ્રવાહી પ્રવાહો બનાવે છે. આ પ્રવાહી પ્રવાહો સ્લરીમાં રહેલા કણોને (દા.ત., હીરાને) વેગ આપે છે, જેથી કણો 280km/s સુધીની ઝડપે અથડાય છે અને તૂટીને અત્યંત સૂક્ષ્મ નેનો-કદના કણોમાં ફેરવાય છે. આથી અલ્ટ્રાસોનિક પીસવું અને વિક્ષેપણ એક સરળ, સસ્તી અને દૂષકમુક્ત તકનીક બને છે, જે નેનોહીરાના ગૂંચવાયેલા કણસમૂહોને વિશ્વસનીય રીતે છૂટા પાડીને નેનો-કદના એવા કણોમાં ફેરવે છે, જે વિશાળ pH શ્રેણીમાં જલીય કોલોઇડલ દ્રાવણમાં સ્થિર રહે છે. જલીય સ્લરીમાં નેનોહીરાને સ્થિર કરવા માટે મીઠાનો (સોડિયમ ક્લોરાઇડનો) ઉપયોગ થાય છે.

 

 
વિશ્લેષણ પહેલાં નમૂનાની તૈયારી માટે નેનોહીરાના કણસમૂહોના અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન વિશે વધુ જાણો!
 

નેનોહીરાનું અલ્ટ્રાસોનિક પીસવું બીડ મિલ્સ કરતાં ચડિયાતું છે

પ્રોબ પ્રકારનાં અલ્ટ્રાસોનિકેટરો અત્યંત અસરકારક મિલો છે અને ઔદ્યોગિક સ્તરે મોટા પાયે નેનોહીરાનાં નિલંબનોના ઉત્પાદન માટે સ્થાપિત મિલિંગ તકનીક છે. અલ્ટ્રાસોનિક મિલો નેનોહીરાનો જ મિલિંગ માધ્યમ તરીકે ઉપયોગ કરતી હોવાથી, મિલિંગ માધ્યમથી થતું દૂષણ, ઉદાહરણ તરીકે ઝિર્કોનિયાના મણકાથી થતું દૂષણ, સંપૂર્ણપણે ટાળી શકાય છે. તેના બદલે, અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશનનાં બળો કણોને વેગ આપે છે, જેથી નેનોહીરા એકબીજા સાથે જોરથી અથડાય છે અને તૂટીને એકસમાન નેનો કદના બને છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી પ્રેરિત આ આંતરકણીય અથડામણ એકસમાન રીતે વિતરિત નેનોવિક્ષેપણોના ઉત્પાદન માટે અત્યંત કાર્યક્ષમ અને વિશ્વસનીય પદ્ધતિ છે.
અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપણ અને સમુચ્ચય વિઘટનની પદ્ધતિમાં pHના નિયમન અને અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપણના સ્થિરીકરણ માટે સોડિયમ ક્લોરાઇડ અથવા સુક્રોઝ જેવા પાણીમાં દ્રાવ્ય, બિનઝેરી અને દૂષણ ન ફેલાવતા ઉમેરણોનો ઉપયોગ થાય છે. સોડિયમ ક્લોરાઇડ અથવા સુક્રોઝની આ સ્ફટિક રચનાઓ વધારામાં મિલિંગ માધ્યમ તરીકે પણ કાર્ય કરે છે અને આ રીતે અલ્ટ્રાસોનિક મિલિંગ પ્રક્રિયામાં મદદ કરે છે. મિલિંગ પ્રક્રિયા પૂર્ણ થાય ત્યારે આ ઉમેરણોને માત્ર પાણીથી ધોઈને સરળતાથી દૂર કરી શકાય છે, જે સિરામિક મણકાનો ઉપયોગ કરતી પ્રક્રિયાની સરખામણીમાં નોંધપાત્ર ફાયદો છે. એટ્રિટરો જેવી પરંપરાગત બીડ મિલિંગ પદ્ધતિઓમાં અદ્રાવ્ય સિરામિક મિલિંગ માધ્યમોનો ઉપયોગ થાય છે (દા.ત. ગોળા, મણકા અથવા મોતી), જેમના ઘસારાથી ઉત્પન્ન થતા અવશેષો અંતિમ વિક્ષેપણને દૂષિત કરે છે. મિલિંગ માધ્યમથી થતા દૂષણને દૂર કરવા માટે જટિલ અનુપ્રક્રિયા જરૂરી બને છે અને તેમાં સમય તેમજ ખર્ચ બંને વધુ લાગે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપણ તકનીક કણોના કદના સાંકડા વિતરણવાળાં જલીય નેનોહીરા નિલંબનોનું અસરકારક રીતે ઉત્પાદન કરે છે.
(અભ્યાસ અને આલેખ: ©Turcheniuk et al., 2016)

નેનોહીરાના અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપણ માટેનો ઉદાહરણરૂપ પ્રોટોકોલ

પાણીમાં ક્ષારની સહાયથી નેનોહીરાના સમુચ્ચયનું અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન:
10 g સોડિયમ ક્લોરાઇડ અને 0.250 g નેનોહીરાના પાઉડરના મિશ્રણને પોર્સેલિનની ખલ-દસ્તીથી હાથ વડે થોડા સમય માટે દળવામાં આવ્યું અને 5 mL DI પાણી સાથે 20 mLની કાચની શીશીમાં મૂકવામાં આવ્યું. તૈયાર કરેલા નમૂનાને પ્રોબ પ્રકારના અલ્ટ્રાસોનિકેટર વડે 60% નિર્ગમ શક્તિ અને 50% કાર્યચક્ર પર 100 min માટે સોનિકેટ કરવામાં આવ્યો. સોનિકેશન પછી, નમૂનાને 50 mLની બે પ્લાસ્ટિકની Falcon સેન્ટ્રિફ્યુજ ટ્યુબમાં સરખા ભાગે વહેંચવામાં આવ્યો અને નિસ્યંદિત પાણીમાં વિખેરીને કુલ આયતન 100 mL સુધી કરવામાં આવ્યું (2 × 50 mL). ત્યારબાદ દરેક નમૂનાને Eppendorf સેન્ટ્રિફ્યુજ 5810-R વડે 4000 rpm અને 25°C પર 10 min માટે સેન્ટ્રિફ્યુજ કરવામાં આવ્યો અને ઉપરનું સ્વચ્છ પ્રવાહી કાઢી નાખવામાં આવ્યું. ત્યારબાદ ભીના ND અવક્ષેપોને નિસ્યંદિત પાણીમાં ફરી વિખેરવામાં આવ્યા (કુલ આયતન 100 mL) અને બીજી વાર 12,000 rpm અને 25 °C પર 1 h માટે સેન્ટ્રિફ્યુજ કરવામાં આવ્યા. ફરી એક વાર ઉપરનું સ્વચ્છ પ્રવાહી કાઢી નાખવામાં આવ્યું અને ભીના નેનોહીરાના અવક્ષેપોને ફરી વિખેરવામાં આવ્યા, આ વખતે લાક્ષણિકતા નિર્ધારણ માટે 5 mL નિસ્યંદિત પાણીમાં. ઉપર વર્ણવ્યા મુજબ નિસ્યંદિત પાણીથી બે વાર ધોયેલા, ક્ષારની સહાયથી અલ્ટ્રાસોનિક રીતે સમુચ્ચયમુક્ત કરાયેલા નેનોહીરામાં પ્રમાણભૂત AgNO3 પરીક્ષણે Cl⁻ ની સંપૂર્ણ ગેરહાજરી દર્શાવી. નમૂનાઓમાંથી પાણીનું બાષ્પીભવન થયા પછી, નેનોહીરાની કાળી ઘન “ચિપ્સ” બનતી જોવા મળી, જેની ઊપજ ∼200 mg અથવા નેનોહીરાના પ્રારંભિક દળના 80% જેટલી હતી. (નીચેનું ચિત્ર જુઓ)
(સરખાવો: Turcheniuk et al., 2016)

અલ્ટ્રાસોનિક રીતે વિખેરાયેલા નેનોહીરાનો સૂકવેલો નમૂનો.
(અભ્યાસ અને આલેખ: ©Turcheniuk et al., 2016)

નેનોહીરાના વિક્ષેપણો માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળાં અલ્ટ્રાસોનિકેટરો

Hielscher Ultrasonics નેનોડાયમંડ સ્લરીઓ, પોલિશિંગ માધ્યમો અને નેનોકોમ્પોઝિટ્સના ઉત્પાદન જેવા ભારે કાર્યભારવાળા ઉપયોગો માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ધરાવતા અલ્ટ્રાસોનિક મિલિંગ અને વિખેરણ ઉપકરણોની રચના, ઉત્પાદન અને વિતરણ કરે છે. જલીય કોલોઇડલ નિલંબનો, પોલિમરો, રેઝિનો, કોટિંગ્સ અને અન્ય ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ધરાવતી સામગ્રીઓમાં નેનોસામગ્રીઓને વિખેરવા માટે વિશ્વભરમાં Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સનો ઉપયોગ થાય છે.
ઓછીથી ઊંચી સ્નિગ્ધતા ધરાવતી સામગ્રીઓની પ્રક્રિયા કરવામાં Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરકો વિશ્વસનીય અને કાર્યક્ષમ છે. પ્રારંભિક સામગ્રીઓ અને લક્ષિત અંતિમ કણકદના આધારે, શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયા પરિણામો માટે અલ્ટ્રાસોનિક તીવ્રતા ચોકસાઈપૂર્વક ગોઠવી શકાય છે.
સ્નિગ્ધ પેસ્ટો, નેનોસામગ્રીઓ અને ઘન પદાર્થોની ઊંચી સાંદ્રતા ધરાવતી સામગ્રીઓની પ્રક્રિયા કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરક સતત ઊંચા કંપવિસ્તાર ઉત્પન્ન કરવા સક્ષમ હોવો આવશ્યક છે. Hielscher Ultrasonics ના ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરો સંપૂર્ણ ભાર હેઠળ સતત સંચાલન દરમિયાન અત્યંત ઊંચા કંપવિસ્તાર આપી શકે છે. 24/7 સંચાલનમાં 200µm સુધીના કંપવિસ્તાર પર સરળતાથી કાર્ય કરી શકાય છે. ઘન પદાર્થોથી અત્યંત ભરેલી નેનોસ્લરીઓ, નેનોસામગ્રીથી પ્રબલિત પોલિમર મિશ્રણો અને નેનોકોમ્પોઝિટ્સના શ્રેષ્ઠ સંયોજન માટે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાની પરિસ્થિતિઓને અનુકૂળ બનાવવા, અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરકને ઊંચા કંપવિસ્તાર પર ચલાવવાનો અને કંપવિસ્તારને ચોકસાઈપૂર્વક ગોઠવવાનો વિકલ્પ જરૂરી છે.
અલ્ટ્રાસોનિક કંપવિસ્તાર ઉપરાંત દબાણ પણ પ્રક્રિયાનું બીજું અત્યંત મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે. ઊંચા દબાણ હેઠળ અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશનની તીવ્રતા અને તેના અપરૂપણ બળો વધે છે. Hielscher ના અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરોને દબાણ હેઠળ રાખી શકાય છે, જેનાથી વધુ તીવ્ર સોનિકેશન પરિણામો મેળવી શકાય છે.
સતત પ્રક્રિયા માનકીકરણ અને ઉત્પાદનની ગુણવત્તા માટે પ્રક્રિયાનું નિરીક્ષણ અને ડેટાનું રેકોર્ડિંગ મહત્વપૂર્ણ છે. અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ પ્રક્રિયાના નિરીક્ષણ અને નિયંત્રણ માટે પ્લગથી જોડી શકાય તેવા દબાણ અને તાપમાન સેન્સરોને તાર દ્વારા અલ્ટ્રાસોનિક જનરેટર સાથે જોડવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જા (ચોખ્ખી + કુલ), તાપમાન, દબાણ અને સમય જેવા પ્રક્રિયાના તમામ મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો આપમેળે નોંધવામાં આવે છે અને આંતરિક SD-કાર્ડમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે. આપમેળે નોંધાયેલા પ્રક્રિયા ડેટાને મેળવીને તમે અગાઉના સોનિકેશન ચક્રોની સમીક્ષા કરી શકો છો અને પ્રક્રિયાનાં પરિણામોનું મૂલ્યાંકન કરી શકો છો.
અમારી ડિજિટલ અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમોની બીજી વપરાશકર્તા-અનુકૂળ સુવિધા બ્રાઉઝર દ્વારા દૂરસ્થ નિયંત્રણ છે. દૂરસ્થ બ્રાઉઝર નિયંત્રણ દ્વારા તમે ગમે ત્યાંથી તમારા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરને દૂરસ્થ રીતે શરૂ કરી શકો છો, બંધ કરી શકો છો, ગોઠવી શકો છો અને તેનું નિરીક્ષણ કરી શકો છો.
મિલિંગ અને નેનોવિખેરણો માટેના અમારા ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ધરાવતા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સ વિશે વધુ જાણવા હમણાં જ અમારો સંપર્ક કરો!
નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો ખ્યાલ આપે છે: