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 હેઠળ કૃત્રિમ પ્રતિક્રિયાઓ છે, તેનો વ્યાપક ઉપયોગ ચાંદી, સોનું, મેગ્નેટાઇટ જેવા નેનોપાર્ટિકલ્સ બનાવવા માટે થાય છે. હાઇડ્રોક્સાપેટાઇટ, ક્લોરોક્વિન, પેરોવસ્કાઇટ, લેટેક્ષ અને અન્ય ઘણી નેનો-મટીરીયલ્સ.

અલ્ટ્રાસોનિક વેટ-કેમિકલ સિન્થેસિસ

ચાંદીના નેનો-કણો માટે, ઘણા અલ્ટ્રાસોનિકલી-સહાયિત સંશ્લેષણ માર્ગો જાણીતા છે. નીચે, રિડ્યુસિંગ અને લિગાન્ડ કેપિંગ એજન્ટ તરીકે મધનો ઉપયોગ કરીને અલ્ટ્રાસોનિક સિન્થેસિસ રૂટ રજૂ કરવામાં આવ્યો છે. ગ્લુકોઝ અને ફ્રુક્ટોઝ જેવા મધના ઘટકો સંશ્લેષણ પ્રક્રિયામાં કેપિંગ અને રિડ્યુસિંગ એજન્ટ બંને તરીકે તેની ભૂમિકા માટે જવાબદાર છે.
નેનોપાર્ટિકલ સિન્થેસિસ માટેની સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિઓની જેમ, અલ્ટ્રાસોનિક નેનો-સિલ્વર સિન્થેસિસ પણ વેટ કેમિસ્ટ્રીની શ્રેણીમાં આવે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન સોલ્યુશનની અંદર ચાંદીના નેનો-કણોના ન્યુક્લિએશનને પ્રોત્સાહન આપે છે. અલ્ટ્રાસોનિકલી પ્રમોટેડ ન્યુક્લિએશન ત્યારે થાય છે જ્યારે સિલ્વર પ્રિકર્સર (સિલ્વર આયન કોમ્પ્લેક્સ), દા.ત. સિલ્વર નાઈટ્રેટ (એજીએનઓ)₃) અથવા સિલ્વર પરક્લોરેટ (AgClO₄), મધ જેવા ઘટાડનાર એજન્ટની હાજરીમાં કોલોઇડલ સિલ્વરમાં ઘટાડો થાય છે. દ્રાવણમાં ચાંદીના આયનોની સાંદ્રતા પૂરતી વધે તેવી સ્થિતિ હેઠળ, ઓગળેલા ધાતુના ચાંદીના આયનો એકબીજા સાથે જોડાય છે અને સ્થિર સપાટી બનાવે છે. જ્યારે ચાંદીના આયનોનું ક્લસ્ટર હજુ પણ નાનું હોય છે, ત્યારે તે નકારાત્મક ઉર્જા સંતુલનને કારણે ઊર્જાસભર પ્રતિકૂળ સ્થિતિ છે. નકારાત્મક ઉર્જા સંતુલન થાય છે કારણ કે ઓગળેલા ચાંદીના કણોની સાંદ્રતા ઘટાડીને મેળવેલી ઉર્જા નવી સપાટી બનાવીને ખર્ચવામાં આવતી ઉર્જા કરતા ઓછી છે.
જ્યારે ક્લસ્ટર નિર્ણાયક ત્રિજ્યા સુધી પહોંચે છે, જે તે બિંદુ છે જ્યારે તે ઊર્જાસભર રીતે અનુકૂળ બને છે, તે વધવા માટે ચાલુ રાખવા માટે તેટલું સ્થિર છે. વૃદ્ધિના તબક્કા દરમિયાન, વધુ ચાંદીના પરમાણુ દ્રાવણ દ્વારા ફેલાય છે અને સપાટી સાથે જોડાય છે. જ્યારે ઓગળેલા અણુ ચાંદીની સાંદ્રતા ચોક્કસ બિંદુ સુધી ઘટે છે, ત્યારે ન્યુક્લિએશન થ્રેશોલ્ડ પહોંચી જાય છે જેથી અણુઓ સ્થિર બીજક રચવા માટે લાંબા સમય સુધી એકબીજા સાથે જોડાઈ શકતા નથી. આ ન્યુક્લિએશન થ્રેશોલ્ડ પર, નવા નેનોપાર્ટિકલ્સની વૃદ્ધિ અટકી જાય છે, અને બાકીની ઓગળેલી ચાંદી દ્રાવણમાં વધતા નેનોપાર્ટિકલ્સમાં પ્રસરણ દ્વારા શોષાય છે.
સોનિકેશન સામૂહિક સ્થાનાંતરણને પ્રોત્સાહન આપે છે, એટલે કે ક્લસ્ટરોની ભીનાશ, જે ઝડપી ન્યુક્લિએશનમાં પરિણમે છે. ચોક્કસ રીતે નિયંત્રિત સોનિકેશન દ્વારા, નેનો-પાર્ટિકલ સ્ટ્રક્ચર્સનો વિકાસ દર, કદ અને આકાર નક્કી કરી શકાય છે.
કેરેજીનનનો ઉપયોગ કરીને નેનો-સિલ્વરને અલ્ટ્રાસોનિક રીતે સંશ્લેષણ કરવાની બીજી ગ્રીન પદ્ધતિ વિશે વધુ વાંચવા માટે અહીં ક્લિક કરો!

નેનોપાર્ટિકલ સિન્થેસિસની પરંપરાગત પદ્ધતિઓ અને લીલા સંશ્લેષણ પદ્ધતિઓની સરખામણી.

અલ્ટ્રાસોનિક નેનો-સિલ્વર સિન્થેસિસનો કેસ સ્ટડી

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

અલ્ટ્રાસોનિક સિન્થેસિસ પ્રોટોકોલ

કોલોઇડલ સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સનું સંશ્લેષણ કરવા માટેની શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓ નીચે મુજબ જોવા મળી હતી: કુદરતી મધ દ્વારા મધ્યસ્થી અલ્ટ્રાસોનિકેશન હેઠળ ચાંદીના નાઈટ્રેટને ઘટાડવું. સંક્ષિપ્તમાં, 20 મિલી સિલ્વર નાઈટ્રેટ સોલ્યુશન (0.3 એમ) જેમાં મધ (20 wt%) 30 મિનિટ માટે આસપાસની પરિસ્થિતિઓમાં ઉચ્ચ-તીવ્રતાના અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઇરેડિયેશનના સંપર્કમાં આવ્યું હતું. અલ્ટ્રાસોનિકેશન પ્રોબ-પ્રકાર અલ્ટ્રાસોનિકેટર સાથે હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું UP400S (400W, 24 kHz) સીધા પ્રતિક્રિયા ઉકેલમાં ડૂબી જાય છે.

શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓમાં સંશ્લેષિત Ag-NPsનું કણ કદનું વિતરણ; ચાંદીની સાંદ્રતા (0.3 M), મધની સાંદ્રતા (20 wt%), અને અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન સમય (30 મિનિટ)
ચિત્ર સ્ત્રોત: Oskuee et al. 2016

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.

સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સના અલ્ટ્રાસોનિક સિન્થેસિસનું પરિણામ

અલ્ટ્રાસોનિકલી પ્રમોટેડ, મધ-મધ્યસ્થી સંશ્લેષણ સાથે UP400St લગભગ 11.8nm ની સરેરાશ કણ કદ સાથે ગોળાકાર સિલ્વર નેનો-પાર્ટિકલ્સ (Ag-NPs) માં પરિણમે છે. ચાંદીના નેનો-કણોનું અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ એ એક સરળ અને ઝડપી વન-પોટ પદ્ધતિ છે. સામગ્રી તરીકે પાણી અને મધનો 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.

TEM ઇમેજ (A) અને તેનું પાર્ટિકલ સાઈઝ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન (B) Ag-NPs શ્રેષ્ઠ સ્થિતિમાં સંશ્લેષિત.

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.

સિન્થેસિસ માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ

Hielscher Ultrasonics સોનો-સિન્થેસિસ અને સોનો-કેટાલિસિસ સહિત સોનોકેમિકલ એપ્લિકેશન્સ માટે શક્તિશાળી અને વિશ્વસનીય અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ સપ્લાય કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ અને વિખેરી નાખવાથી સામૂહિક સ્થાનાંતરણ વધે છે અને નેનો-કણોને અવક્ષેપિત કરવા માટે અણુ ક્લસ્ટરોના ભીનાશ અને અનુગામી ન્યુક્લિએશનને પ્રોત્સાહન આપે છે. નેનો-કણોનું અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ એ એક સરળ, ખર્ચ-અસરકારક, જૈવ સુસંગત, પુનઃઉત્પાદનક્ષમ, ઝડપી અને સલામત પદ્ધતિ છે.
Hielscher Ultrasonics નેનો-સામગ્રીના ન્યુક્લિએશન અને અવક્ષેપ માટે શક્તિશાળી અને ચોક્કસ નિયંત્રણ કરી શકાય તેવા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ પૂરા પાડે છે. તમામ ડિજિટલ ઉપકરણો બુદ્ધિશાળી સૉફ્ટવેર, રંગીન ટચ ડિસ્પ્લે, બિલ્ટ-ઇન SD-કાર્ડ પર સ્વચાલિત ડેટા રેકોર્ડિંગથી સજ્જ છે અને વપરાશકર્તા-મૈત્રીપૂર્ણ અને સલામત કામગીરી માટે સાહજિક મેનૂ દર્શાવે છે.
લેબ માટે 50 વોટના હેન્ડ-હેલ્ડ અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સથી લઈને 16,000 વોટની શક્તિશાળી ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ્સ સુધીની સંપૂર્ણ પાવર રેન્જને આવરી લેતા, Hielscher પાસે તમારી એપ્લિકેશન માટે આદર્શ અલ્ટ્રાસોનિક સેટઅપ છે. Hielscher ના અલ્ટ્રાસોનિક સાધનોની મજબૂતાઈ ભારે ફરજ પર અને માંગવાળા વાતાવરણમાં 24/7 કામગીરી માટે પરવાનગી આપે છે.
નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે: