ફ્લોરોસન્ટ નેનોપાર્ટિકલ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ

કૃત્રિમ રીતે સંશ્લેષિત ફ્લોરોસન્ટ નેનોપાર્ટિકલ્સ અને ક્વોન્ટમ ડોટ્સ ઇલેક્ટ્રોઓપ્ટિક્સ, ઓપ્ટિકલ ડેટા સ્ટોરેજ, બાયોકેમિકલ વિશ્લેષણ અને અદ્યતન મેડિકલ ડાયગ્નોસ્ટિક્સમાં ફેલાયેલા મેનીફોલ્ડ એપ્લિકેશન્સ સાથે પરિવર્તનશીલ સામગ્રી તરીકે ઉભરી આવ્યા છે. પરંપરાગત સંશ્લેષણ પદ્ધતિઓ ઘણીવાર સતત કણોનું કદ, કોલોઇડલ સ્થિરતા અને ઉચ્ચ ક્વોન્ટમ ઉપજ મેળવવા માટે સંઘર્ષ કરે છે, ખાસ કરીને ઔદ્યોગિક ભીંગડા પર. અલ્ટ્રાસોનિક સિન્થેસિસ (સોનોકેમિકલ સિન્થેસિસ) એ અત્યંત અસરકારક અને ભરોસાપાત્ર વિકલ્પ છે, જે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ફ્લોરોસન્ટ નેનોમટેરિયલ્સનું ઉત્પાદન કરવા માટે એક સરળ, સલામત, પુનઃઉત્પાદનક્ષમ અને સરળતાથી સ્કેલેબલ અભિગમ પ્રદાન કરે છે.

ફ્લોરોસન્ટ નેનો કણોની અલ્ટ્રાસોનિક તૈયારી

પ્રવાહી અને સ્લરી પર પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ લાગુ કરવાથી, અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો તીવ્ર સ્થાનિક શીયર ફોર્સ અને માઇક્રો-જેટ્સ પેદા કરે છે જે ન્યુક્લિએશન અને વૃદ્ધિ ગતિશીલતાને ચોક્કસપણે નિયંત્રિત કરે છે, શ્રેષ્ઠ ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો સાથે મોનોડિસ્પર્સ નેનોપાર્ટિકલ્સ આપે છે. દાખલા તરીકે, ગ્લુકોઝ જેવા કુદરતી પૂર્વગામીઓની એક-પગલાની અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર અલ્ટ્રા-સ્મોલ, પાણીમાં દ્રાવ્ય કાર્બન નેનોપાર્ટિકલ્સ ઉત્પન્ન કરે છે જે તેજસ્વી દૃશ્યમાન-થી-નજીક-ઇન્ફ્રારેડ ફોટોલ્યુમિનેસેન્સ, મજબૂત અપ-રૂપાંતરણ ક્ષમતાઓ અને ઝેરી ધાતુના કોર્સ વિના ઉત્તમ લાંબા ગાળાની સ્થિરતા દર્શાવે છે. એ જ રીતે, નિયંત્રિત વરસાદ સાથે અલ્ટ્રાસોનિકેશનનું સંયોજન સ્થિર, બિન-એગ્રિગેટિંગ ઓર્ગેનિક પોર્ફિરિન નેનોપાર્ટિકલ્સનું ફેબ્રિકેશન સક્ષમ કરે છે જે ઉન્નત ફ્લોરોસેન્સ રિઝોલ્યુશન અને તેમના શોષણ સ્પેક્ટ્રામાં નોંધપાત્ર બેથોક્રોમિક શિફ્ટ દર્શાવે છે. સંશ્લેષણ ઉપરાંત, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ નેનો-સસ્પેન્શનના વિશ્વસનીય વિક્ષેપ અને ડિગગ્લોમેરેશન માટે પ્રાધાન્યવાળી તકનીક છે, જ્યારે સપાટીના હળવા કાર્યક્ષમીકરણ અને ફેરફારને પણ સરળ બનાવે છે. હળવા, ઇકો-ફ્રેન્ડલી પરિસ્થિતિઓમાં કામ કરવાની તેની ક્ષમતા સાથે સંયુક્ત, અલ્ટ્રાસોનિક સિન્થેસિસ ઔદ્યોગિક અને બાયોમેડિકલ એપ્લિકેશન બંનેમાં નેક્સ્ટ જનરેશન ફ્લોરોસન્ટ નેનોમટેરિયલ્સને આગળ વધારવા માટે એક પાયાનો ટેકનિક છે.

ફ્લોરોસન્ટ નેનોપાર્ટિકલ્સની અલ્ટ્રાસોનિક તૈયારી

અલ્ટ્રાસોનિકેશન એ એક સાબિત સાધન છે જે ફ્લોરોસન્ટ ગુણધર્મો, ઉચ્ચ ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા અને સ્થિરતા સાથે સમાન અને અત્યંત સ્ફટિકીય નેનોપાર્ટિકલ્સના કોલોઇડલ સંશ્લેષણમાં સુધારો કરે છે.
સોનિકેશન પ્રોત્સાહિત કરે છે:

• સંશ્લેષણ
• કાર્યકારીકરણ
• ફેરફાર
• વિક્ષેપ
• ડિગગ્લોમેરેશન & ડિટેન્ગલિંગ

ફ્લોરોસેન્સ અપ-કન્વર્ઝન સાથે પાણીમાં દ્રાવ્ય કાર્બન નેનોપાર્ટિકલ્સ

લિ એટ અલ. (2010) એ ગ્લુકોઝમાંથી સીધા જ મોનોડિસ્પર્સ્ડ, પાણીમાં દ્રાવ્ય ફ્લોરોસન્ટ કાર્બન નેનોપાર્ટિકલ્સ (CNPs) બનાવવા માટે અત્યંત કાર્યક્ષમ, એક-પગલાની અલ્ટ્રાસોનિક સિન્થેસિસ પદ્ધતિ વિકસાવી છે. એસિડ અથવા આલ્કલી ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર લાગુ કરીને, પ્રક્રિયા તીવ્ર હાઇડ્રોડાયનેમિક શીયર ફોર્સ અને સ્થાનિક ઉચ્ચ-દબાણ ઝોન બનાવવા માટે એકોસ્ટિક પોલાણનો લાભ લે છે. આ દળો ગ્લુકોઝના પોલિમરાઇઝેશન અને કાર્બોનાઇઝેશનને ચલાવે છે, ક્લાસિક લેમેર ન્યુક્લિએશન મોડલને અનુસરીને, 5 એનએમ વ્યાસ હેઠળના ગોળાકાર નેનોપાર્ટિકલ્સ મેળવવા માટે.

આ અભિગમનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે પરિણામી CNPs તેમની હાઇડ્રોક્સિલ-સમૃદ્ધ સપાટીઓને કારણે સ્વાભાવિક રીતે હાઇડ્રોફિલિક હોય છે, જે તેમને સપાટીના વધારાના ફેરફારો અથવા ઝેરી કેપિંગ એજન્ટોની જરૂર વગર પાણીમાં મુક્તપણે વિખેરવાની મંજૂરી આપે છે. આ “લીલા” સંશ્લેષણ પરંપરાગત મેટલ-આધારિત ક્વોન્ટમ બિંદુઓ સાથે તીવ્રપણે વિરોધાભાસી છે, જે શ્રેષ્ઠ ફોટોસ્ટેબિલિટી, જૈવ સુસંગતતા અને પર્યાવરણીય સલામતી પ્રદાન કરે છે.

ઓપ્ટિકલી, આ અલ્ટ્રા-સ્મોલ CNPs નજીકના-ઇન્ફ્રારેડ (NIR) સ્પેક્ટ્રમને દૃશ્યમાન સમગ્ર તેજસ્વી, ટ્યુનેબલ ફોટોલ્યુમિનેસેન્સ દર્શાવે છે. નોંધનીય રીતે, તેઓ મજબૂત અપ-કન્વર્ઝન ફ્લોરોસેન્સ દર્શાવે છે અને જ્યારે NIR રેડિયેશન દ્વારા ઉત્તેજિત થાય છે ત્યારે NIR પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરી શકે છે, જે તેમને ડીપ-ટીશ્યુ જૈવિક ઇમેજિંગ અને બિન-આક્રમક ડાયગ્નોસ્ટિક્સ માટે અત્યંત યોગ્ય બનાવે છે. નેનોપાર્ટિકલ્સ લગભગ 7% ની ક્વોન્ટમ ઉપજ જાળવી રાખે છે અને ઓરડાના તાપમાને છ મહિનાથી વધુ સમય સુધી તેમની ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો જાળવી રાખે છે. તેમની ઉત્કૃષ્ટ પાણીની વિક્ષેપતા, ઓછી ઝેરીતા અને મજબૂત ફ્લોરોસેન્સને જોતાં, CNP આગામી પેઢીના બાયોસેન્સર્સ, લક્ષિત દવા વિતરણ પ્રણાલીઓ અને બાયોમેડિકલ ઇમેજિંગ એજન્ટો માટે આશાસ્પદ વિકલ્પ રજૂ કરે છે.

(a) 5 nm કરતા ઓછા વ્યાસવાળા ગ્લુકોઝમાંથી સોનિકેશન દ્વારા તૈયાર કરાયેલ CNPs ની TEM છબી; (b), (c) અનુક્રમે સૂર્યપ્રકાશ અને UV (365 nm, કેન્દ્ર) પ્રકાશ સાથે પાણીમાં CNPs વિખેરવાના ફોટોગ્રાફ્સ; (dg) વિવિધ ઉત્તેજના હેઠળ CNPs ની ફ્લોરોસન્ટ માઇક્રોસ્કોપ છબીઓ: અનુક્રમે 360, 390, 470 અને 540 nm માટે d, e, f, અને g. [લી એટ અલ. 2010]

ફ્લોરેસેન્ટ પોર્ફીરિન નૅનોપાર્ટિકલ્સનું સોનો-સંશ્લેષણ.

કશાની-મોટલેગ છલ્લે (2010) દ્વારા સંશોધનમાં સફળતાપૂર્વક રજૂ કરવામાં આવ્યું. “અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિ” જે ફ્લોરોસન્ટ ઓર્ગેનિક પોર્ફિરિન નેનોપાર્ટિકલ્સનું સંશ્લેષણ કરવા માટે ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા સોનિકેશન સાથે નિયંત્રિત વરસાદને જોડે છે. પુરોગામી તરીકે [ટેટ્રાકિસ(પેરા-ક્લોરોફેનિલ)પોર્ફિરિન] (TClPP) નો ઉપયોગ કરીને, ટીમે આશરે 200 એનએમના સરેરાશ વ્યાસ સાથે ગોળાકાર નેનોપાર્ટિકલ્સનું ઉત્પાદન કર્યું. અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જા અસરકારક રીતે પોર્ફિરિન ક્રોમોફોર્સના સ્વ-એકત્રીકરણને અટકાવે છે, જેના પરિણામે સ્થિર કોલોઇડલ સસ્પેન્શન બને છે જે આસપાસની, અંધારી સ્થિતિમાં ઓછામાં ઓછા 30 દિવસ સુધી વરસાદથી મુક્ત રહે છે. હાઇડ્રોફોબિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ, π-π સ્ટેકીંગ અને હાઇડ્રોજન બોન્ડિંગના સંયોજન દ્વારા કણો ભૌતિક રીતે સ્થિર થાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિકેશન પરિણામી નેનોપાર્ટિકલ્સની મોર્ફોલોજી અને ઓપ્ટિકલ લાક્ષણિકતાઓ બંનેને ગહન અસર કરે છે. એક વ્યાખ્યાયિત ઓપ્ટિકલ લક્ષણ એ મોનોમેરિક પોર્ફિરિન સોલ્યુશનની તુલનામાં શોષણ સ્પેક્ટ્રામાં નોંધપાત્ર બેથોક્રોમિક (લાલ) શિફ્ટ છે, જે નેનોસ્ટ્રક્ચરની અંદર મોલેક્યુલર ફ્લેટનિંગ અને બદલાયેલ ઇલેક્ટ્રોનિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને આભારી છે. વધુમાં, ફ્લોરોસેન્સ સ્પેક્ટ્રા શમન કર્યા વિના તેમનો મૂળ આકાર જાળવી રાખે છે, પરંતુ ઉન્નત વર્ણપટ રીઝોલ્યુશન દર્શાવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક સારવારનો સમયગાળો નેનોપાર્ટિકલ એસેમ્બલી માટે નિર્ણાયક નિયંત્રણ પરિમાણ તરીકે સેવા આપે છે. ટૂંકા સોનિકેશન સમય તીક્ષ્ણ શોષણ શિખરો અને ઉચ્ચ દાઢ શોષકતા સાથે કણો આપે છે, જે નાની, ઓછી એકીકૃત રચનાઓ સૂચવે છે. તેનાથી વિપરિત, સોનિકેશનનો સમય લંબાવવાથી રચાયેલા નેનોપાર્ટિકલ્સની કુલ સંખ્યામાં વધારો થાય છે જ્યારે એક સાથે કણો દીઠ પોર્ફિરિન પરમાણુઓની એકત્રીકરણ સંખ્યામાં વધારો થાય છે. આ ટ્યુનેબલ સિન્થેસિસ રૂટ અદ્યતન ઓપ્ટિકલ સેન્સર્સ, ઓક્સિડેટીવ પ્રતિક્રિયાઓ માટે ફોટોકેટાલિસ્ટ્સ અને પરંપરાગત મોલેક્યુલર પોર્ફિરિન્સને પાછળ રાખી દેતી કાર્યાત્મક ફોટોનિક સામગ્રી વિકસાવવા માટે એક મૂલ્યવાન માર્ગ પ્રદાન કરે છે.

કાશાની-મોટલાઘ (2010) ના સંશોધન જૂથે ફ્લોરોસન્ટ પ્રોફીરીન નેનો કણોને સંશ્લેષણ કરવા માટે એક સરળ અલ્ટ્રાસોનિક વરસાદનો માર્ગ શોધી કાઢ્યો.

મેગ્નેટિક/ફ્લોરોસન્ટ નેનોકોમ્પોઝીટનું સંશ્લેષણ

અલ્ટ્રાસોનિકલી સિલિકા શેલના કોટિંગ સાથે ચુંબકીય નેનોપાર્ટિકલ્સ અને ફ્લોરોસન્ટ ક્વોન્ટમ ડોટ્સ (QDs) ધરાવતા નેનોકોમ્પોઝીટ્સના સંશ્લેષણમાં મદદ કરે છે. આ સંયોજનો બાયફંક્શનલ છે, જે QDs અને ચુંબકીય નેનો કણો બંનેના ફાયદા દર્શાવે છે. CdS ક્વોન્ટમ બિંદુઓ નીચેની પ્રક્રિયા દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યા હતા: શરૂઆતમાં, ફેરો મેગ્નેટોફ્લુઇડ ધરાવતી ન્યુક્લિએશન ફિલ્મના અંડરલેયરના 2 mL અને 1 mol/L CdS ક્વોન્ટમ બિંદુઓનું 0.5 mL અલ્ટ્રાસોનિક સ્ટિરિંગ હેઠળ ભેળવવામાં આવ્યા હતા, 2 mL PTEOS (પહેલાની પોલિએથ્રોસમાં ઉમેરવામાં આવ્યા હતા) મિશ્રણ, અને અંતે 5 એમએલ એમોનિયા ઉમેરવામાં આવ્યું હતું.
વધુમાં, અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન ક્વોન્ટમ ડોટ્સ (ક્યુડીએસ) અને મેગ્નેટાઇટ નેનોપાર્ટિકલ્સ અને એમ્ફિફિલિક પોલી (ટેર્ટબ્યુટિલ એક્રેલેટ-કો-ઇથિલ એક્રીલેટ-કો-મેથેક્રીલિક એસિડ કો-મેથેક્રીલિક એસિડ) નો ઉપયોગ કરીને નવા મલ્ટી-કલર્સ હાઇ ફ્લોરોસન્ટ-સુપરપેરામેગ્નેટિક નેનોપાર્ટિકલ્સ તૈયાર કરવાની મંજૂરી આપે છે.

200 વોટ્સ પાવરફુલ સોનિકેટર UP200Ht

સાહિત્ય / સંદર્ભો