चुंबकीय नैनोपार्टिकल संश्लेषण: लैब से उत्पादन तक
चुंबकीय नैनोकण (एमएनपी) विभिन्न वैज्ञानिक और औद्योगिक अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण घटक हैं, जिनमें बायोमेडिकल इमेजिंग, लक्षित दवा वितरण, उत्प्रेरण और पर्यावरणीय उपचार शामिल हैं। इन अनुप्रयोगों की विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए आकार, आकार, चुंबकीय व्यवहार और सतह की कार्यक्षमता जैसे चुंबकीय नैनोपार्टिकल गुणों का सटीक नियंत्रण आवश्यक है। अल्ट्रासोनिक संश्लेषण, Hielscher जांच-प्रकार sonicators द्वारा सुविधा, उच्च गुणवत्ता वाले चुंबकीय नैनोकणों का उत्पादन करने के लिए एक बहुमुखी और स्केलेबल विधि प्रदान करता है।
नैनोपार्टिकल संश्लेषण में सोनिकेशन
अल्ट्रासोनिकेशन ध्वनिक गुहिकायन के माध्यम से एक तरल माध्यम में स्थानीयकृत उच्च-ऊर्जा क्षेत्रों को उत्पन्न करने के लिए उच्च तीव्रता वाली अल्ट्रासाउंड तरंगों को नियोजित करता है। यह घटना तीव्र कतरनी बलों, उच्च दबाव और ऊंचे तापमान का उत्पादन करती है, जिससे नियंत्रित न्यूक्लियेशन और नैनोकणों के विकास के लिए अनुकूल वातावरण बनता है। अल्ट्रासोनिकेशन के फायदों में वर्दी मिश्रण, बढ़ाया द्रव्यमान हस्तांतरण, प्रतिक्रिया कैनेटीक्स को प्रभावित करने और कणों को कार्यात्मक बनाने की क्षमता शामिल है, जिससे यह वर्दी चुंबकीय नैनोकणों को संश्लेषित करने के लिए विशेष रूप से प्रभावी हो जाता है।
औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर UIP16000hdT (16kW) चुंबकीय नैनोकणों के बड़े पैमाने पर संश्लेषण के लिए।
चुंबकीय नैनोकणों संश्लेषण: प्रयोगशाला से बड़े पैमाने पर उत्पादन तक
प्रयोगशाला पैमाने पर चुंबकीय नैनोकणों संश्लेषण
प्रयोगशाला सेटिंग्स में, Hielscher जांच-प्रकार sonicators आमतौर पर सह-वर्षा, थर्मल अपघटन, या सॉल्वोथर्मल तरीकों के माध्यम से चुंबकीय नैनोकणों को संश्लेषित करने के लिए उपयोग किया जाता है। आयाम, सोनीशन अवधि, पल्स मोड और तापमान जैसे अल्ट्रासोनिक मापदंडों को नियंत्रित करके, शोधकर्ता समान कण आकार और संकीर्ण आकार वितरण प्राप्त कर सकते हैं।
उदाहरण के लिए, सह-वर्षा विधि अल्ट्रासोनिक कैविटेशन से काफी लाभान्वित होती है, जो क्षारीय समाधानों के साथ लौह और फेरिक अग्रदूतों के मिश्रण को बढ़ाती है, जिसके परिणामस्वरूप सजातीय रूप से न्यूक्लियेटेड मैग्नेटाइट (Fe₃O₄) नैनोकणों में वृद्धि होती है। इसके अतिरिक्त, अल्ट्रासोनिकेशन प्रतिक्रिया समय को कम करता है और नैनोकणों के चुंबकीय और संरचनात्मक गुणों में सुधार करता है।
अल्ट्रासोनिक मैग्नेटाइट संश्लेषण के बारे में और अधिक पढ़ें!
पायलट और औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन
प्रयोगशाला पैमाने पर अनुसंधान से औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन के लिए संक्रमण करते समय Hielscher sonicators की मापनीयता एक महत्वपूर्ण लाभ है। पायलट-स्केल सिस्टम में, बड़े अल्ट्रासोनिक जांच (सोनोट्रोड्स) और फ्लो-थ्रू रिएक्टर लगातार गुणवत्ता के साथ चुंबकीय नैनोकणों के निरंतर उत्पादन को सक्षम करते हैं। उच्च दबाव की स्थिति और नियंत्रण प्रक्रिया मापदंडों के तहत काम करने की क्षमता प्रजनन क्षमता और मापनीयता सुनिश्चित करती है।
औद्योगिक उत्पादन के लिए, Hielscher अल्ट्रासोनिक रिएक्टर वांछित कण विशेषताओं को बनाए रखते हुए, अग्रदूत समाधानों की बड़ी मात्रा को संसाधित कर सकते हैं। यह मापनीयता चुंबकीय नैनोकणों की भारी मात्रा की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है, जैसे चुंबकीय पृथक्करण प्रौद्योगिकियों या दवा वितरण प्रणालियों में।
केस स्टडी: अल्ट्रासोनिक चुंबकीय नैनोपार्टिकल संश्लेषण
Ilosvai et al. (2020) ने अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइजेशन के साथ पॉलीथीन ग्लाइकॉल (PEG 400) में फैले आयरन (II)-एसीटेट और आयरन (III)-साइट्रेट अग्रदूतों का उपयोग करके चुंबकीय नैनोकणों को संश्लेषित करने के लिए दहन के साथ सोनोकेमिस्ट्री को जोड़ा। इन नैनोकणों डीएनए जुदाई के लिए परीक्षण किया गया, ई कोलाई से प्लाज्मिड डीएनए का उपयोग कर. लक्षण वर्णन तकनीकों ने एफटीआईआर द्वारा पहचाने जाने वाले हाइड्रॉक्सिल-कार्यात्मक सतह के साथ अच्छी तरह से फैले हुए नैनोकणों का खुलासा किया, और मैग्नेटाइट, मैग्हेमाइट और हेमटिट के चुंबकीय चरण, एक्सआरडी द्वारा पुष्टि की गई। नैनोकणों ने पानी में अच्छा फैलाव दिखाया, जैसा कि इलेक्ट्रोकाइनेटिक संभावित माप द्वारा इंगित किया गया है, जिससे वे बायोसेपरेशन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हो गए हैं।
अल्ट्रासोनिक चुंबकीय नैनोपार्टिकल संश्लेषण का प्रोटोकॉल
चुंबकीय नैनोकणों को दो अलग-अलग अग्रदूतों के साथ सोनोकेमिकल दहन विधि का उपयोग करके संश्लेषित किया गया था: लोहा (II) एसीटेट (नमूना A1) और लोहा (III) साइट्रेट (नमूना D1)। दोनों नमूनों ने एक ही प्रक्रिया का पालन किया, केवल उपयोग किए गए अग्रदूत में भिन्न थे। नमूना A1 के लिए, 2 ग्राम आयरन (II) एसीटेट को 20 ग्राम पॉलीथीन ग्लाइकॉल (PEG 400) में फैलाया गया था, जबकि नमूना D1 के लिए, 3.47 ग्राम आयरन (III) साइट्रेट का उपयोग किया गया था। फैलाव Hielscher उच्च दक्षता sonicator UIP1000hdT (चित्र छोड़ दिया देखें) का उपयोग कर हासिल किया गया था.
सोनोकेमिकल उपचार के बाद, चुंबकीय लौह ऑक्साइड नैनोकणों का उत्पादन करने के लिए पीईजी को बन्सन बर्नर के साथ दहन किया गया था।
परिणाम
परिणामी नैनोकणों को XRD, TEM, DLS और FTIR विधियों का उपयोग करके चित्रित किया गया था। संश्लेषण ने सफलतापूर्वक सोनोकेमिकल और दहन तकनीकों को जोड़ा, जिससे चुंबकीय नैनोकणों की उपज हुई। विशेष रूप से, नमूना ए 1 डीएनए शुद्धि के लिए उपयुक्त साबित हुआ और मौजूदा वाणिज्यिक विकल्पों के लिए अधिक लागत प्रभावी विकल्प की पेशकश की।
अल्ट्रासोनिक रूप से संश्लेषित चुंबकीय नैनोकणों का टीईएम: बाएं: लोहा (द्वितीय) एसीटेट (नमूना ए 1); दाएं: लोहा (III) साइट्रेट (नमूना D1)।
अध्ययन और छवि: ©इलोस्वाई एट अल।
अल्ट्रासोनिकेटर UP400St चुंबकीय नैनोकणों के सोनोकेमिकल संश्लेषण के लिए
Hielscher Sonicators: नैनोपार्टिकल संश्लेषण में तकनीकी लाभ
Hielscher Ultrasonics अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी में अग्रणी है, जो प्रयोगशाला-पैमाने के प्रयोगों से लेकर औद्योगिक उत्पादन तक के अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए गए 16,000 वाट प्रति सोनिकेटर के साथ जांच-प्रकार के sonicators की पेशकश करता है। ये उपकरण उच्च तीव्रता अल्ट्रासोनिक शक्ति, सटीक आयाम नियंत्रण और तापमान निगरानी प्रदान करते हैं, जिससे वे चुंबकीय नैनोपार्टिकल संश्लेषण जैसी संवेदनशील प्रक्रियाओं के लिए आदर्श बन जाते हैं।
Hielscher sonicators की मुख्य विशेषताओं में शामिल हैं:
- सटीक रूप से समायोज्य आयाम: इष्टतम नैनोपार्टिकल संश्लेषण के लिए गुहिकायन तीव्रता की ठीक-ट्यूनिंग सक्षम बनाता है।
- अनुमापकता: मॉड्यूलर डिजाइन छोटे पैमाने पर आर से निर्बाध संक्रमण की अनुमति देते हैं&डी बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए।
- एकीकृत तापमान नियंत्रण: ओवरहीटिंग को रोकता है और स्थिर प्रतिक्रिया की स्थिति सुनिश्चित करता है।
- स्थायित्व और बहुमुखी प्रतिभा: जलीय और कार्बनिक चरणों सहित विभिन्न सॉल्वैंट्स और अग्रदूत प्रणालियों के लिए उपयुक्त।
- प्रेसिजन और प्रजनन क्षमता: बैचों में लगातार परिणाम चुंबकीय नैनोपार्टिकल गुणों की विश्वसनीयता सुनिश्चित करते हैं।
- ऊर्जा दक्षता: कुशल ऊर्जा हस्तांतरण अपशिष्ट को कम करता है और उत्पादन लागत को कम करता है।
- अनुकूलन योग्य कॉन्फ़िगरेशन: लचीले डिजाइन प्रतिक्रिया तराजू और रसायन विज्ञान की एक श्रृंखला को समायोजित करते हैं।
- पर्यावरण मित्रता: कठोर रसायनों पर कम निर्भरता और कम प्रतिक्रिया समय पर्यावरण पदचिह्न को कम करता है।
डिजाइन, विनिर्माण और परामर्श – गुणवत्ता जर्मनी में निर्मित
Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर अपने उच्चतम गुणवत्ता और डिजाइन मानकों के लिए प्रसिद्ध हैं। मजबूती और आसान संचालन औद्योगिक सुविधाओं में हमारे अल्ट्रासोनिकेटर के सुचारू एकीकरण की अनुमति देता है। किसी न किसी स्थिति और मांग वातावरण आसानी से Hielscher ultrasonicators द्वारा नियंत्रित कर रहे हैं।
Hielscher Ultrasonics एक आईएसओ प्रमाणित कंपनी है और अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी और उपयोगकर्ता-मित्रता की विशेषता वाले उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर पर विशेष जोर देती है। बेशक, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर सीई के अनुरूप हैं और उल, सीएसए और RoHs की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 0.5 से 1.5mL | एन.ए. | वायलट्वीटर |
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/मिनट | यूपी100एच |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/मिनट | यूपी200एचटी, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/मिनट | यूआईपी2000एचडीटी |
| 10 से 100L | 2 से 10 लीटर/मिनट | यूआईपी4000एचडीटी |
| 15 से 150L | 3 से 15 लीटर/मिनट | यूआईपी6000एचडीटी |
| एन.ए. | 10 से 100 लीटर/मिनट | UIP16000 |
| एन.ए. | बड़ा | का क्लस्टर UIP16000 |
Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर अनुप्रयोगों, फैलाव, पायसीकरण और निष्कर्षण के मिश्रण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है।
अल्ट्रासोनिक रूप से संश्लेषित चुंबकीय नैनोकणों के अनुप्रयोग
Hielscher sonicators का उपयोग कर संश्लेषित चुंबकीय नैनोकणों की बेहतर गुणवत्ता उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए उनकी प्रयोज्यता को व्यापक बनाता है:
- बायोमेडिसिन: सटीक रूप से इंजीनियर चुंबकीय नैनोकण चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) कंट्रास्ट को बढ़ाते हैं और लक्षित दवा वितरण को सक्षम करते हैं।
- उत्प्रेरण: उच्च-सतह-क्षेत्र चुंबकीय नैनोकण रासायनिक प्रतिक्रियाओं में कुशल उत्प्रेरक के रूप में काम करते हैं।
- पर्यावरण विज्ञान: कार्यात्मक चुंबकीय नैनोकणों को जल उपचार और प्रदूषक हटाने के लिए नियोजित किया जाता है।
साहित्य/सन्दर्भ
- Ilosvai, Á.M.; Szőri-Dorogházi, E.; Prebob, A.; Vanyorek, L. (2020): Synthesis And Characterization Of Magnetic Nanoparticles For Biological Separation Methods. Materials Science and Engineering, Volume 45, No. 1; 2020. 163–170.
- Kis-Csitári, J.; Kónya, Zoltán; Kiricsi, I. (2008): Sonochemical Synthesis of Inorganic Nanoparticles. In book: Functionalized Nanoscale Materials, Devices and Systems, 2008.
- Ilosvai, A.M.; Dojcsak, D.; Váradi, C.; Nagy, M.; Kristály, F.; Fiser, B.; Viskolcz, B.; Vanyorek, L. (2022): Sonochemical Combined Synthesis of Nickel Ferrite and Cobalt Ferrite Magnetic Nanoparticles and Their Application in Glycan Analysis. International Journal of Molecular Sciiences. 2022, 23, 5081.
- L. Cabrera, S. Gutiérrez, P. Herrasti, D. Reyman (2010): Sonoelectrochemical synthesis of magnetite. Physics Procedia Volume 3, Issue 1, 2010. 89-94.
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
चुंबकीय नैनोकण क्या हैं?
चुंबकीय नैनोकण आमतौर पर 1-100 एनएम के नैनो-स्केल आकार में होते हैं और चुंबकीय सामग्री जैसे लोहा, कोबाल्ट, निकल, या उनके ऑक्साइड (जैसे, मैग्नेटाइट या मैग्गेमाइट) से बने होते हैं। ये कण चुंबकीय गुणों का प्रदर्शन करते हैं, जिन्हें बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा हेरफेर किया जा सकता है। उनके आकार, संरचना और संरचना के आधार पर, चुंबकीय नैनोकण विभिन्न चुंबकीय व्यवहारों को प्रदर्शित कर सकते हैं, जैसे कि फेरोमैग्नेटिज्म, फेरिमैग्नेटिज्म या सुपरपैरामैग्नेटिज्म।
उनके छोटे आकार और चुंबकीय ट्यूनेबिलिटी के कारण, उनका उपयोग अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं
बायोमेडिकल, पर्यावरण और औद्योगिक अनुप्रयोग।
सुपर-पैरामैग्नेटिक नैनोपार्टिकल्स क्या हैं?
सुपरपैरामैग्नेटिक नैनोपार्टिकल्स नैनोस्केल कण (आमतौर पर 50 एनएम से कम) होते हैं जो चुंबकीय सामग्री जैसे आयरन ऑक्साइड (जैसे, मैग्नेटाइट या मैग्हेमाइट) से बने होते हैं। वे केवल बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में चुंबकीय व्यवहार प्रदर्शित करते हैं और क्षेत्र को हटाने पर अपना चुंबकत्व खो देते हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि इस छोटे आकार में थर्मल ऊर्जा कणों को एक स्थायी चुंबकीय क्षण को बनाए रखने से रोकती है, एकत्रीकरण से बचती है।
ये गुण उन्हें बायोमेडिकल अनुप्रयोगों जैसे लक्षित दवा वितरण, चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई), और अतिताप चिकित्सा, साथ ही पर्यावरण और औद्योगिक अनुप्रयोगों में अत्यधिक उपयोगी बनाते हैं।
फेरोमैग्नेटिज्म, फेरिमैग्नेटिज्म और सुपरपैरामैग्नेटिज्म के बीच अंतर क्या है?
फेरोमैग्नेटिज्म तब होता है जब किसी सामग्री में चुंबकीय क्षण मजबूत विनिमय इंटरैक्शन के कारण एक दूसरे के समानांतर संरेखित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में भी एक बड़ा शुद्ध चुंबकीयकरण होता है।
फेरिमैग्नेटिज्म में क्रमबद्ध चुंबकीय क्षण भी शामिल होते हैं, लेकिन वे असमान परिमाण के साथ विपरीत दिशाओं में संरेखित होते हैं, जिससे शुद्ध चुंबकीयकरण होता है।
सुपरपैरामैग्नेटिज्म बहुत छोटे नैनोकणों में मनाया जाता है और तब उत्पन्न होता है जब थर्मल ऊर्जा चुंबकीय क्रम पर काबू पा लेती है, जिससे चुंबकीय क्षणों में बेतरतीब ढंग से उतार-चढ़ाव होता है; हालांकि, एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के तहत, क्षण संरेखित होते हैं, एक मजबूत चुंबकीय प्रतिक्रिया उत्पन्न करते हैं।
Hielscher Ultrasonics से उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है प्रयोगशाला तक औद्योगिक आकार।