सिल्वर नैनोपार्टिकल्स के लिए ग्रीन सोनोकेमिकल रूट
सिल्वर नैनोकणों (एजीएनपी) का उपयोग अक्सर उनके एंटी-माइक्रोबियल गुणों, ऑप्टिकल गुणों और उच्च विद्युत चालकता के कारण नैनोमैटेरियल्स का किया जाता है। कप्पा कैरेगेनन का उपयोग करने वाला सोनोकेमिकल मार्ग चांदी के नैनो कणों की तैयारी के लिए एक सरल, सुविधाजनक और पर्यावरण के अनुकूल संश्लेषण विधि है। κ-carrageenan का उपयोग प्राकृतिक पर्यावरण के अनुकूल स्टेबलाइजर के रूप में किया जाता है, जबकि पावर अल्ट्रासाउंड हरे रंग को कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है।
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Ag+/κ-carrageenan (left) and sonicated Ag/κ-carrageenan (right). Sonication was performed with the UP400S for 90min.
[Elsupikhe et al. 2015]
सिल्वर नैनोपार्टिकल्स का ग्रीन अल्ट्रासोनिक संश्लेषण
Elsupikhe एट अल (2015) चांदी नैनोकणों (AgNPs) की तैयारी के लिए एक हरे रंग की अल्ट्रासोनिक सहायता प्राप्त संश्लेषण मार्ग विकसित किया है. सोनोकेमिस्ट्री कई गीले-रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देने के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है। सोनिकेशन प्राकृतिक स्टेबलाइजर के रूप में κ-carrageenan के साथ AgNPs को संश्लेषित करने में सक्षम बनाता है। प्रतिक्रिया कमरे के तापमान पर चलती है और बिना किसी अशुद्धियों के एफसीसी क्रिस्टल संरचना के साथ चांदी के नैनोकणों का उत्पादन करती है। AgNPs के कण आकार वितरण κ-carrageenan की एकाग्रता से प्रभावित किया जा सकता है.
एजी-एनपी चार्ज किए गए समूहों के बीच बातचीत की योजना जो सोनिकेशन के तहत κ-carrageenan के साथ छाया हुआ है। [एल्सुपिखे एट अल. 2015]
Procedure: Sustainable Synthesis of Silver Nanoparticles
- AgNO को कम करके Ag-NPs को संश्लेषित किया गया था3 κ-carrageenan की उपस्थिति में ultrasonication का उपयोग करना। विभिन्न नमूने प्राप्त करने के लिए, पांच निलंबन 0.1 एम एग्नो के 10 एमएल जोड़कर तैयार किए गए थे3 40-एमएल κ-carrageenan के लिए। उपयोग किए गए κ-carrageenan समाधान क्रमशः 0.1, 0.15, 0.20, 0.25 और 0.3 wt% थे।
- AgNO प्राप्त करने के लिए समाधान 1h के लिए उभारा गया था3/κ-carrageenan का उपयोग करें।
- फिर, नमूने तीव्र अल्ट्रासोनिक विकिरण के संपर्क में थे: अल्ट्रासोनिक डिवाइस का आयाम यूपी400एस (400W, 24kHz) को 50% पर सेट किया गया था। सोनिकेशन कमरे के तापमान पर 90min के लिए लागू किया गया था। अल्ट्रासोनिक तरल प्रोसेसर का सोनोट्रोड यूपी400एस प्रतिक्रिया समाधान में सीधे विसर्जित किया गया था।
- सोनिकेशन के बाद, निलंबन को 15 मिनट के लिए अपकेंद्रित्र किया गया था और चांदी आयन अवशेषों को हटाने के लिए चार बार डबल आसुत जल से धोया गया था। अवक्षेपित नैनोकणों को एजी-एनपी प्राप्त करने के लिए रात भर वैक्यूम के तहत 40 डिग्री सेल्सियस पर सुखाया गया था।
समीकरण
- nH₂O —सोनिकेशन–> + एच + ओह
- ओह + आरएच –> R + H₂O
- AgNo₃–जल-अपघटन–> Ag+ + NO₃–
- आर + एजी+ —> एजी° + आर’ + एच+
- एजी+ + एच –कटौती–> एजी°
- एजी+ + एच2O —> एजी° + ओह + एच+
Analysis and Results: Ultrasonically Synthesized Silver Nanoparticles
परिणामों का मूल्यांकन करने के लिए, नमूनों का विश्लेषण यूवी-दृश्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण, एक्स-रे विवर्तन, एफटी-आईआर रासायनिक विश्लेषण, टीईएम और एसईएम छवियों द्वारा किया गया था।
The number of Ag-NPs increased with increasing κ-carrageenan concentrations. The formation of Ag/κ-carrageenan was determined by UV-visible spectroscopy where the surface plasmon absorption maximum was observed at 402 to 420nm. The X-ray diffraction (XRD) analysis showed that the Ag-NPs are of a face-centered cubic structure. The Fourier transform infrared (FT-IR) spectrum indicated the presence of Ag-NPs in κ-carrageenan. Transmission electron microscopy (TEM) image for the highest concentration of κ-carrageenan showed the distribution of Ag-NPs with an average particle size near to 4.21nm. Scan electron microscopy (SEM) images illustrated the spherical shape of the Ag-NPs. The SEM analysis shows that with increasing κ-carrageenan concentration, changes in the surface of Ag/κ-carrageenan occurred, so that small-sized Ag-NPs with spherical shape were obtained.
κ-carrageenan की विभिन्न सांद्रता पर sonochemically संश्लेषित Ag/κ-carrageenan के लिए TEM छवियों और इसी आकार वितरण। [0.1%, 0.2%, और 0.3%, क्रमशः (ए, बी, सी)]।
यूपी400एस – अल्ट्रासोनिक उपकरण एजी नैनोकणों के सोनोकेमिकल संश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है
साहित्य/संदर्भ
- Elsupikhe, Randa Fawzi; Shameli, Kamyar; Ahmad, Mansor B; Ibrahim, Nor Azowa; Zainudin, Norhazlin (2015): Green sonochemical synthesis of silver nanoparticles at varying concentrations of κ-carrageenan. Nanoscale Research Letters 10. 2015.
- Reza Kazemi Oskuee, Azhar Banikamali, Bibi Sedigheh Fazly Bazzaz, Hasan Ali Hosseini, and Majid Darroudi (2016): Honey-Based and Ultrasonic-Assisted Synthesis of Silver Nanoparticles and Their Antibacterial Activities. Journal of Nanoscience and Nanotechnology Vol. 16, 7989–7993, 2016.
- Bose, Rahul & Roychoudhury, Piya & Pal, Ruma (2021): In-situ green synthesis of fluorescent silica–silver conjugate nanodendrites using nanoporous frustules of diatoms: an unprecedented approach. Bioprocess and Biosystems Engineering 44, 2021
- I. De La Calle, N. Cabaleiro, M. Costas, F. Pena, S. Gil, I. Lavilla, C. Bendicho (2011): Ultrasound-assisted extraction of gold and silver from environmental samples using different extractants followed by electrothermal-atomic absorption spectrometry. Microchemical Journal, Volume 97, Issue 2, 2011. 93-100.
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न: सिल्वर नैनोपार्टिकल्स का ग्रीन सोनोकैमिकल संश्लेषण
अल्ट्रासाउंड कैसे सिल्वर नैनोपार्टिकल्स के हरे संश्लेषण को बेहतर बनाता है?
अल्ट्रासाउंड ध्वनिक कैविटेशन को बढ़ावा देता है, जिससे स्थानीय गर्म स्थान पैदा होते हैं जो पर्यावरण के अनुकूल एजेंटों का उपयोग करके त्वरित रूप से सिल्वर आयन को कम करते हैं। यह सोनोकैमिकल प्रक्रिया प्रतिक्रिया गतिशीलता को तेज करती है, समान न्यूक्लिएशन को बढ़ावा देती है, और कण के आकार और रूप को सटीक रूप से नियंत्रित करने में सक्षम बनाती है–सभी बिना कठोर रसायनों या उच्च तापीय ऊर्जा के।
AgNPs के लिए हरे सोनोकेमिकल मार्ग के मुख्य लाभ क्या हैं?
ग्रीन सोनोकेमिकल संश्लेषण अल्ट्रासाउंड को बायोकंपैटिबल रिड्यूसिंग और कैपिंग एजेंट्स (जैसे पौधों के अर्क, शर्करा, या पॉलीमर) के साथ मिलाकर गैर-विषैली, पर्यावरण के अनुकूल सिल्वर नैनोपार्टिकल्स का उत्पादन करता है। यह तरीका ऊर्जा उपयोग को कम करता है, संश्लेषण समय को घटाता है, हानिकारक उपोत्पादों को समाप्त करता है, और अत्यधिक स्थिर नैनोपार्टिकल्स देता है जिनका आकार वितरण सुसंगत होता है।
क्या अल्ट्रासाउंड सिल्वर नैनोपार्टिकल्स के आकार और आकृति को नियंत्रित कर सकता है?
हाँ। अल्ट्रासोनिक आयाम, आवृत्ति, शक्ति घनत्व और सोनिकेशन समय को समायोजित करके, निर्माता नाभिककरण और वृद्धि दर को बारीकी से नियंत्रित कर सकते हैं। यह 5–100 एनएम आकार के विभिन्न आकारों (गोले, घन, त्रिकोणीय प्लेटें) में AgNPs का पुनरुत्पादन योग्य उत्पादन सक्षम करता है, जो विशिष्ट जैवचिकित्सा, इलेक्ट्रॉनिक या औद्योगिक अनुप्रयोगों के अनुरूप है।
क्या अल्ट्रासोनिक ग्रीन सिंथेसिस औद्योगिक AgNP उत्पादन के लिए स्केलेबल है?
बिलकुल। औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर समर्थन करते हैं सतत फ्लो-थ्रू रिएक्टर्स जो लैब बैच से पूर्ण उत्पादन तक आसानी से स्केल हो सकते हैं। इनलाइन सोनिकेशन सुनिश्चित करता है समान कैविटेशन वितरण, वास्तविक समय में प्रक्रिया निगरानी, और बैच-से-बैच स्थिरता, जिससे यह उच्च-आयतन, पर्यावरण-अनुकूल AgNP निर्माण के लिए आदर्श बन जाता है।
अल्ट्रासोनिक चांदी नैनोपार्टिकल संश्लेषण के लिए कौन से हरे घटक सबसे अच्छे काम करते हैं?
प्रभावी पर्यावरण-अनुकूल एजेंटों में वनस्पति निष्कर्ष (जैसे, एलोवेरा, ग्रीन टी, खट्टे छिलके), कार्बोहाइड्रेट्स, अमीनो एसिड्स, प्रोटीन और बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर्स शामिल हैं। अल्ट्रासाउंड उनके घटक और स्थिरीकरण क्षमता को बढ़ाता है, जिससे सिंथेटिक रसायनों को पूरी तरह से प्रतिस्थापित किया जा सकता है जबकि उच्च उत्पादन, कोलोइडल स्थिरता और कार्यात्मक प्रदर्शन बनाए रखा जा सकता है।
सोनोकेमिकल संश्लेषण पारंपरिक रासायनिक विधियों की तुलना में AgNPs के लिए कैसे है?
परंपरागत रासायनिक प्रक्रियाएँ अक्सर विषाक्त रिड्यूसर्स (जैसे सोडियम बोरोहाइड्राइड), अत्यधिक पीएच पर निर्भर करती हैं, और खतरनाक अपशिष्ट उत्पन्न करती हैं। ग्रीन सोनोकेमिकल संश्लेषण सुरक्षित, नवीनीकरण योग्य सामग्रियों का उपयोग करता है, सामान्य या हल्के तापमान पर कार्य करता है, प्रसंस्करण समय को काफी कम करता है, और उच्च गुणवत्ता वाले, अधिक बायोकम्पैटिबल नैनोपार्टिकल्स उत्पन्न करता है जिनकी डायस्पर्शन और शेल्फ लाइफ बेहतर होती है।
ग्रीन अल्ट्रासोनिक सिल्वर नैनोपार्टिकल्स से कौन-सी इंडस्ट्रीज लाभान्वित होती हैं?
ग्रीन सोनोकेमिकल विधियों के माध्यम से संश्लेषित AgNPs का व्यापक रूप से एंटीमाइक्रोबियल कोटिंग्स, मेडिकल डिवाइस, घाव देखभाल, जल फ़िल्ट्रेशन, फ्लेक्सिबल इलेक्ट्रॉनिक्स, और सतत पैकेजिंग में उपयोग किया जाता है। उनका इको-फ्रेंडली उत्पादन सुनिश्चित करता है कि सख्त पर्यावरणीय और सुरक्षा मानकों का पालन हो जबकि उच्च प्रदर्शन और नियामक स्वीकृति भी प्राप्त हो।
सिल्वर नैनोपार्टिकल्स क्या हैं?
चांदी के नैनो-कणों को 1nm और 100nm के बीच के आकार की विशेषता है। जबकि अक्सर 'चांदी' के रूप में वर्णित किया जाता है’ कुछ सतह से थोक चांदी के परमाणुओं के बड़े अनुपात के कारण चांदी ऑक्साइड के एक बड़े प्रतिशत से बने होते हैं। चांदी के नैनोकण विभिन्न संरचनाओं के साथ दिखाई दे सकते हैं। आमतौर पर, गोलाकार चांदी के नैनोकणों को संश्लेषित किया जाता है, लेकिन हीरे, अष्टकोणीय और पतली चादरों का भी उपयोग किया जाता है।
चांदी के नैनोकणों को चिकित्सा अनुप्रयोगों में अत्यधिक बार देखा जाता है। चांदी के आयन बायोएक्टिव होते हैं और इनमें मजबूत रोगाणुरोधी और कीटाणुनाशक प्रभाव होते हैं। उनका बहुत बड़ा सतह क्षेत्र कई लिगेंड के समन्वय की अनुमति देता है। अन्य महत्वपूर्ण विशेषताएं चालकता और अद्वितीय ऑप्टिकल गुण हैं।
उनकी प्रवाहकीय विशेषताओं के लिए, चांदी के नैनोकणों को अक्सर कंपोजिट, प्लास्टिक, एपॉक्सी और चिपकने वाले में शामिल किया जाता है। चांदी के कण विद्युत चालकता को बढ़ाते हैं; इसलिए इलेक्ट्रॉनिक्स के निर्माण में चांदी के पेस्ट और स्याही का अक्सर उपयोग किया जाता है। चूंकि चांदी के नैनोकण सतह प्लास्मोन का समर्थन करते हैं, इसलिए एजीएनपी में उत्कृष्ट ऑप्टिकल गुण होते हैं। प्लास्मोनिक सिल्वर नैनोकणों का उपयोग सेंसर, डिटेक्टरों और विश्लेषणात्मक उपकरणों जैसे सरफेस एन्हांस्ड रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एसईआरएस) और सरफेस प्लास्मोन फील्ड-एन्हांस्ड फ्लोरेसेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी (एसपीएफएस) के लिए किया जाता है।
कैरेजेनन क्या है?
कैरेजेनन एक सस्ता प्राकृतिक बहुलक है, जो लाल समुद्री शैवाल की विभिन्न प्रजातियों में पाया जाता है। कैरेजेनन रैखिक सल्फेटेड पॉलीसेकेराइड हैं जो खाद्य उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, उनके गेलिंग, गाढ़ा होने और स्थिर गुणों के लिए। उनका मुख्य अनुप्रयोग डेयरी और मांस उत्पादों में है, खाद्य प्रोटीन के लिए उनके मजबूत बंधन के कारण। कैरेजेनन की तीन मुख्य किस्में हैं, जो सल्फेशन की उनकी डिग्री में भिन्न हैं। कप्पा-कैरेजेनन में प्रति डिसैकराइड एक सल्फेट समूह होता है। Iota-carrageenan (ι-carrageenen) में प्रति डिसैकराइड दो सल्फेट होते हैं। लैम्ब्डा कैरेजेनन (λ-carrageenen) में प्रति डिसैकराइड तीन सल्फेट होते हैं।
कप्पा कैरेजेनन (κ-carrageenan) में D-galactose और 3,6-anhydro-D-galactose के सल्फेटेड पॉलीसेकेराइड की एक रैखिक संरचना है।
κ- कैरेजेनन का व्यापक रूप से खाद्य उद्योग में उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए गेलिंग एजेंट के रूप में और बनावट संशोधन के लिए। यह आइसक्रीम, क्रीम, पनीर, मिल्कशेक, सलाद ड्रेसिंग, मीठा गाढ़ा दूध, सोया दूध में योजक के रूप में पाया जा सकता है & उत्पाद की चिपचिपाहट बढ़ाने के लिए अन्य पौधे दूध, और सॉस।
इसके अलावा, κ-carrageenan गैर-खाद्य उत्पादों में पाया जा सकता है जैसे शैम्पू और कॉस्मेटिक क्रीम में थिकनर, टूथपेस्ट में (घटकों को अलग करने से रोकने के लिए स्टेबलाइजर के रूप में), अग्निशमन फोम (फोम को चिपचिपा बनाने के लिए मोटा होने के रूप में), एयर फ्रेशनर जैल, जूता पॉलिश (चिपचिपाहट बढ़ाने के लिए), जैव प्रौद्योगिकी में कोशिकाओं/एंजाइमों को स्थिर करने के लिए, फार्मास्यूटिकल्स में (गोलियों/गोलियों में एक निष्क्रिय उत्तेजक के रूप में), पालतू भोजन आदि में।
κ-carrageenan की विभिन्न सांद्रता पर Ag/κ-carrageenan के लिए SEM छवियां। [0.1%, 0.2%, और 0.3%, क्रमशः (ए, बी, सी)]। [एल्सुपिखे एट अल. 2015]