મધ અને અલ્ટ્રાસોનિક્સ સાથે નેનો-સિલ્વરનું સંશ્લેષણ

નેનો-સિલ્વરનો ઉપયોગ દવા અને ભૌતિક વિજ્ઞાનમાં સામગ્રીને મજબૂત કરવા માટે તેના એન્ટિ-બેક્ટેરિયલ ગુણધર્મો માટે થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન પાણીમાં ગોળાકાર ચાંદીના નેનોપાર્ટિકલ્સના ઝડપી, અસરકારક, સલામત અને પર્યાવરણને અનુકૂળ સંશ્લેષણ માટે પરવાનગી આપે છે. અલ્ટ્રાસોનિક નેનોપાર્ટિકલ સિન્થેસિસને નાનાથી મોટા ઉત્પાદન સુધી સરળતાથી માપી શકાય છે.

કોલોઇડલ નેનો-સિલ્વરનું અલ્ટ્રાસોનિકલી-આસિસ્ટેડ સિન્થેસિસ

સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ, જે અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન દ્વારા સુવિધાયુક્ત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓનો સંદર્ભ આપે છે, નેનોપાર્ટિકલ્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે વ્યાપકપણે લાગુ પદ્ધતિ છે. આમાં ચાંદી, સોનું, મેગ્નેટાઇટ, હાઇડ્રોક્સાપેટાઇટ, ક્લોરોક્વિન, પેરોવસ્કાઇટ, લેટેક્ષ અને અન્ય ઘણી નેનો-મટીરીયલ્સ.

અલ્ટ્રાસોનિક વેટ-કેમિકલ સિન્થેસિસ

સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સના ઉત્પાદન માટે બહુવિધ અલ્ટ્રાસોનિકલી-સહાયિત સંશ્લેષણ માર્ગો વિકસાવવામાં આવ્યા છે. એક નોંધપાત્ર પદ્ધતિ મધને ઘટાડવાના અને કેપિંગ એજન્ટ બંને તરીકે ઉપયોગ કરે છે. મધમાં રહેલા ઘટકો, જેમ કે ગ્લુકોઝ અને ફ્રુક્ટોઝ, સંશ્લેષણ પ્રક્રિયા દરમિયાન આ ભૂમિકાઓમાં સિનર્જિસ્ટિક રીતે કાર્ય કરે છે.
ઘણી નેનોપાર્ટિકલ સિન્થેસિસ તકનીકોની જેમ, અલ્ટ્રાસોનિક નેનો-સિલ્વર સિન્થેસિસ ભીની રસાયણશાસ્ત્રની શ્રેણી હેઠળ આવે છે. પ્રક્રિયા સોલ્યુશનની અંદર સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સના ન્યુક્લિએશનથી શરૂ થાય છે. સોનિકેશન દરમિયાન, સિલ્વર પુરોગામી (દા.ત., સિલ્વર નાઈટ્રેટ (AgNO₃), અથવા સિલ્વર પરક્લોરેટ (AgClO₄)) કોલોઇડલ સિલ્વર ઉત્પન્ન કરવા માટે મધ જેવા ઘટાડનાર એજન્ટની હાજરીમાં ઘટાડો થાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક સિલ્વર ન્યુક્લિએશન અને વૃદ્ધિની પદ્ધતિ

પ્રારંભિક ન્યુક્લિએશન તબક્કો: જેમ જેમ ઓગળેલા ચાંદીના આયનોની સાંદ્રતા વધે છે તેમ, ધાતુના ચાંદીના આયન નાના ક્લસ્ટરો બનાવવા માટે બંધન કરવાનું શરૂ કરે છે. આ તબક્કે, નકારાત્મક ઉર્જા સંતુલનને કારણે આ ક્લસ્ટરો ઉર્જાથી અસ્થિર છે. નવી સપાટીઓ બનાવવા માટે જરૂરી ઊર્જા ઓગળેલા ચાંદીની સાંદ્રતાને ઘટાડીને મેળવેલી ઊર્જા કરતાં વધી જાય છે.

• જટિલ ત્રિજ્યા: જ્યારે ક્લસ્ટર ચોક્કસ કદ (જટિલ ત્રિજ્યા) સુધી પહોંચે છે, ત્યારે પ્રક્રિયા ક્લસ્ટરને સ્થિર કરીને, ઉત્સાહપૂર્ણ રીતે અનુકૂળ બને છે. આ સ્થિરતા ક્લસ્ટરને વધુ વૃદ્ધિ માટે ન્યુક્લિયસ તરીકે કાર્ય કરવાની મંજૂરી આપે છે.
• વૃદ્ધિનો તબક્કો: વૃદ્ધિ દરમિયાન, વધારાના ચાંદીના અણુઓ ઉકેલ દ્વારા ફેલાય છે અને વધતી નેનોપાર્ટિકલ સપાટી સાથે જોડાય છે. જ્યાં સુધી ઓગળેલા ચાંદીની સાંદ્રતા ન્યુક્લિએશન થ્રેશોલ્ડથી નીચે ન જાય ત્યાં સુધી વૃદ્ધિ ચાલુ રહે છે, જે નવા ન્યુક્લીની રચનાને અટકાવે છે.
• પ્રસરણ અને પૂર્ણતા: બાકીના ઓગળેલા ચાંદીને હાલના નેનોપાર્ટિકલ્સમાં સમાવિષ્ટ કરવામાં આવે છે, પ્રક્રિયા પૂર્ણ થાય છે.

સોનિકેશન સામૂહિક ટ્રાન્સફરને વેગ આપે છે, ખાસ કરીને ભીનાશ અને પ્રસરણ પ્રક્રિયાઓ, જે ઝડપી ન્યુક્લિએશન અને નિયંત્રિત વૃદ્ધિ તરફ દોરી જાય છે. તીવ્રતા અને અવધિ જેવા સોનિકેશન પરિમાણોને ચોક્કસ રીતે સમાયોજિત કરીને, નેનોપાર્ટિકલ્સના કદ, વૃદ્ધિ દર અને આકારને બારીકાઈથી ટ્યુન કરી શકાય છે. આ ચોક્કસ નિયંત્રણ ચોક્કસ એપ્લિકેશનો માટે અનુરૂપ નેનોપાર્ટિકલ સ્ટ્રક્ચર્સને સુનિશ્ચિત કરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિકલી-આસિસ્ટેડ સિન્થેસિસ સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત ગુણધર્મો સાથે નેનો-સિલ્વરનું ઉત્પાદન કરવા માટે અસરકારક, સ્કેલેબલ અને લીલા રસાયણશાસ્ત્રના અભિગમ તરીકે બહાર આવે છે, જે સંશોધન અને ઉદ્યોગમાં વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે નોંધપાત્ર લાભો પ્રદાન કરે છે.

કેરેજીનનનો ઉપયોગ કરીને નેનો-સિલ્વરને અલ્ટ્રાસોનિક રીતે સંશ્લેષણ કરવાની બીજી ગ્રીન પદ્ધતિ વિશે વધુ વાંચવા માટે અહીં ક્લિક કરો!

સોનિકેશન નાના ચાંદીના નેનોપાર્ટિકલ્સના ઝડપી, લીલા સંશ્લેષણને સાંકડી કદના વિતરણ સાથે સરળ બનાવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક નેનો-સિલ્વર સિન્થેસિસનો કેસ સ્ટડી

અભ્યાસનું શીર્ષક “ચાંદીના નેનોપાર્ટિકલ્સ અને તેમની એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિઓનું મધ-આધારિત અને અલ્ટ્રાસોનિક-સહાયિત સંશ્લેષણ” Oskuee એટ અલ દ્વારા. (2016) કુદરતી મધનો ઉપયોગ કરીને ચાંદીના નેનોપાર્ટિકલ્સ (Ag-NPs) ના સંશ્લેષણ માટે એક સરળ અને ઇકો-ફ્રેન્ડલી પદ્ધતિની શોધ કરે છે. પ્રક્રિયા, જેમાં અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન હેઠળ સિલ્વર નાઈટ્રેટ (AgNO₃) ના ઘટાડાનો સમાવેશ થાય છે, તે સિલ્વર આયન સાંદ્રતા, મધની સાંદ્રતા અને સોનિકેશન સમય સહિતના વિવિધ પરિમાણો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. પરિણામી Ag-NPsનું સરેરાશ કદ આશરે 11.8 nm છે અને સ્ટેફાયલોકોકસ ઓરીયસ, સ્યુડોમોનાસ એરુગિનોસા અને ઇ. કોલી જેવા રોગકારક બેક્ટેરિયા સામે એન્ટીબેક્ટેરિયલ ગુણધર્મો દર્શાવે છે.
અભ્યાસમાં નેનોપાર્ટિકલ સંશ્લેષણમાં મધનો ઉપયોગ કરવાના ફાયદાઓ પર પ્રકાશ પાડવામાં આવ્યો છે, તેના લીલા, ઓછા ખર્ચે અને બિન-ઝેરી પ્રકૃતિ પર ભાર મૂક્યો છે. લેખકો દર્શાવે છે કે Ag-NPs ના કદ અને ઉપજને પ્રતિક્રિયા પરિમાણો જેમ કે ચાંદીની સાંદ્રતા, મધની સામગ્રી અને સોનિકેશન અવધિને સમાયોજિત કરીને નિયંત્રિત કરી શકાય છે. સંશ્લેષિત Ag-NPs અસરકારક એન્ટિબેક્ટેરિયલ પ્રવૃત્તિ ધરાવે છે, ખાસ કરીને E. coli અને S. aureus સામે, આશરે 19.46 ppm ની ન્યૂનતમ અવરોધક સાંદ્રતા (MIC) સાથે દર્શાવવામાં આવ્યા હતા. આ પદ્ધતિ તબીબી ક્ષેત્રોમાં Ag-NPs માટે સંભવિત એપ્લિકેશન રજૂ કરે છે, જેમાં ઘા રૂઝ આવવા અને ચેપ નિયંત્રણનો સમાવેશ થાય છે.

• સામગ્રી: સિલ્વર નાઈટ્રેટ (AgNO₃) ચાંદીના પુરોગામી તરીકે; કેપિંગ / રિડ્યુસિંગ એજન્ટ તરીકે મધ; પાણી
• અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણ: પ્રોબ-ટાઈપ સોનિકેટર UP400St

અલ્ટ્રાસોનિક સિન્થેસિસ પ્રોટોકોલ

કોલોઇડલ સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સનું સંશ્લેષણ કરવા માટે શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓ નીચે મુજબ જોવા મળી: કુદરતી મધ દ્વારા મધ્યસ્થી કરાયેલ અલ્ટ્રાસોનિકેશન હેઠળ ચાંદીના નાઈટ્રેટને ઘટાડવું. ટૂંકમાં, 20 મિલી ચાંદીના નાઈટ્રેટ દ્રાવણ (0.3 M) જેમાં મધ (20 wt%) હોય છે તેને 30 મિનિટ માટે આસપાસની પરિસ્થિતિઓમાં ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઇરેડિયેશનના સંપર્કમાં લાવવામાં આવ્યું. પ્રોબ-પ્રકારના અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP400S (400W, 24 kHz) ને સીધા પ્રતિક્રિયા દ્રાવણમાં ડૂબાડીને અલ્ટ્રાસોનિકેશન હાથ ધરવામાં આવ્યું.
ફૂડ-ગ્રેડ મધનો ઉપયોગ કેપિંગ/સ્ટેબિલાઇઝિંગ અને રિડ્યુસિંગ એજન્ટ તરીકે થાય છે, જે જલીય ન્યુક્લિએશન સોલ્યુશન અને પ્રિસીપિટેડ નેનોપાર્ટિકલ્સને સ્વચ્છ અને મેનીફોલ્ડ એપ્લિકેશન માટે સુરક્ષિત બનાવે છે.
જેમ જેમ અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો સમય વધે છે, ચાંદીના નેનોપાર્ટિકલ્સ નાના બને છે અને તેમની સાંદ્રતા વધે છે.
જલીય મધના દ્રાવણમાં અલ્ટ્રાસોનિકેશન એ મુખ્ય પરિબળ છે જે ચાંદીના નેનો-કણોની રચનાને પ્રભાવિત કરે છે. કંપનવિસ્તાર, સમય અને સતત વિ પલ્સેટિંગ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ જેવા સોનિકેશન પરિમાણો મુખ્ય પરિબળો છે જે ચાંદીના નેનો-કણોના કદ અને જથ્થાને નિયંત્રિત કરવા માટે પરવાનગી આપે છે.

શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓમાં સંશ્લેષિત Ag-NPs નું કણ કદ વિતરણ; ચાંદીની સાંદ્રતા (0.3 M), મધની સાંદ્રતા (20 wt%), અને અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન સમય (30 મિનિટ)
ચિત્ર સ્ત્રોત: ©ઓસ્કુઇ અને અન્ય 2016

સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સના અલ્ટ્રાસોનિક સિન્થેસિસનું પરિણામ

સોનિકેટર UP400St સાથે અલ્ટ્રાસોનિકલી પ્રમોટેડ, મધ-મધ્યસ્થી સંશ્લેષણના પરિણામે ગોળાકાર ચાંદીના નેનો-કણો (Ag-NPs) ઉત્પન્ન થયા, જેનું સરેરાશ કણ કદ લગભગ 11.8nm હતું. ચાંદીના નેનો-કણોનું અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ એક સરળ અને ઝડપી એક-પોટ પદ્ધતિ છે. પાણી અને મધનો સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ, પ્રતિક્રિયાને ખર્ચ-અસરકારક અને અપવાદરૂપે પર્યાવરણને અનુકૂળ બનાવે છે.
મધને રિડ્યુસિંગ અને કેપિંગ એજન્ટ તરીકે ઉપયોગ કરીને અલ્ટ્રાસોનિક સિન્થેસિસની પ્રસ્તુત ટેકનિકને અન્ય ઉમદા ધાતુઓ, જેમ કે સોનું, પેલેડિયમ અને તાંબુ સુધી વિસ્તારી શકાય છે, જે દવાથી લઈને ઉદ્યોગ સુધી વિવિધ વધારાની એપ્લિકેશન પ્રદાન કરે છે.

શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓમાં સંશ્લેષિત Ag-NPsનું કણ કદનું વિતરણ; ચાંદીની સાંદ્રતા (0.3 M), મધની સાંદ્રતા (20 wt%), અને અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન સમય (30 મિનિટ)
અભ્યાસ અને ચિત્ર: ©ઓસ્કુઇ અને અન્ય 2016

સોનિકેશન દ્વારા ન્યુક્લિએશન અને કણોના કદને પ્રભાવિત કરે છે

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ નેનો-કણોના ઉત્પાદન માટે સક્ષમ કરે છે જેમ કે સિલ્વર નેનો-પાર્ટિકલ્સ જરૂરિયાતોને અનુરૂપ છે. સોનિકેશનના ત્રણ સામાન્ય વિકલ્પો આઉટપુટ પર મહત્વપૂર્ણ અસરો ધરાવે છે:
પ્રારંભિક સોનિકેશન: અતિસંતૃપ્ત દ્રાવણમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોનો ટૂંકો ઉપયોગ બીજકણનું બીજ અને રચના શરૂ કરી શકે છે. જેમ કે સોનિકેશન ફક્ત પ્રારંભિક તબક્કા દરમિયાન જ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારપછીના ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ મોટા સ્ફટિકોમાં પરિણમે છે તે અવરોધ વિના આગળ વધે છે.
સતત સોનિકેશન: સુપરસેચ્યુરેટેડ સોલ્યુશનનું સતત ઇરેડિયેશન નાના સ્ફટિકોમાં પરિણમે છે કારણ કે બંધ ન કરાયેલ અલ્ટ્રાસોનિકેશન ઘણા બધા ન્યુક્લી બનાવે છે જેના પરિણામે ઘણા નાના સ્ફટિકોની વૃદ્ધિ થાય છે.
સ્પંદિત સોનિકેશન: સ્પંદનીય અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો અર્થ નિર્ધારિત અંતરાલોમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક ઉર્જાનું ચોક્કસ નિયંત્રિત ઇનપુટ ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિને અનુરૂપ ક્રિસ્ટલ કદ મેળવવા માટે પ્રભાવિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.

નેનોપાર્ટિકલ સિન્થેસિસ માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ

હિલ્સચર અલ્ટ્રાસોનિક્સ ઉચ્ચ-શક્તિવાળા, વિશ્વસનીય અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર પ્રદાન કરે છે જે અદ્યતન સોનોકેમિકલ એપ્લિકેશનો માટે રચાયેલ છે, જેમાં સોનો-સંશ્લેષણ અને સોનો-ઉત્પ્રેરકનો સમાવેશ થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ અને વિખેરવું નોંધપાત્ર રીતે માસ ટ્રાન્સફરને વધારે છે, અણુ ક્લસ્ટરોના ભીનાશને પ્રોત્સાહન આપે છે, અને તેમના અનુગામી ન્યુક્લિયેશનને સરળ બનાવે છે, જે નેનોપાર્ટિકલ્સના કાર્યક્ષમ અવક્ષેપ તરફ દોરી જાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા નેનોમટીરિયલ્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે એક સરળ, ખર્ચ-અસરકારક, બાયોકોમ્પેટિબલ, પ્રજનનક્ષમ, ઝડપી અને સલામત પદ્ધતિ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. (પેરોવસ્કાઇટના સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ વિશે વધુ વાંચો અને ZnO નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ!)

Hielscher ultrasonicators ચોક્કસ નિયંત્રણ માટે એન્જીનિયર કરવામાં આવે છે, નેનોમટેરિયલ્સના ન્યુક્લિએશન અને વૃદ્ધિ માટે શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓને સક્ષમ કરે છે. આ ડિજિટલ ઉપકરણોમાં બુદ્ધિશાળી સોફ્ટવેર, કલર ટચ ડિસ્પ્લે અને સલામત અને વપરાશકર્તા મૈત્રીપૂર્ણ કામગીરી માટે સાહજિક મેનૂ છે. વધુમાં, તેઓ બિલ્ટ-ઇન SD કાર્ડ પર સ્વચાલિત ડેટા રેકોર્ડિંગ સાથે આવે છે, જે સીમલેસ પ્રક્રિયા દસ્તાવેજીકરણને સુનિશ્ચિત કરે છે.

સિસ્ટમોની વ્યાપક શ્રેણી સાથે — પ્રયોગશાળાના ઉપયોગ માટે કોમ્પેક્ટ 50-વોટ હેન્ડહેલ્ડ અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સથી લઈને મજબૂત 16,000-વોટની ઔદ્યોગિક સિસ્ટમો સુધી — Hielscher દરેક એપ્લિકેશન માટે આદર્શ અલ્ટ્રાસોનિક સોલ્યુશન પ્રદાન કરે છે. ટકાઉપણું માટે રચાયેલ, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક સાધનો ભારે-ડ્યુટી પરિસ્થિતિઓમાં સતત કામ કરવા માટે બનાવવામાં આવ્યા છે, માંગવાળા વાતાવરણમાં પણ, વિશ્વસનીય કામગીરી 24/7 સુનિશ્ચિત કરે છે.
નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે:

નેનોપાર્ટિકલ સિન્થેસિસની પરંપરાગત પદ્ધતિઓ અને લીલા સંશ્લેષણ પદ્ધતિઓની સરખામણી.