कण उपचार के लिए उच्च शक्ति वाला अल्ट्रासाउंड: अनुप्रयोग संबंधी टिप्पणियाँ

कणों के गुण पूरी तरह प्रकट हों, इसके लिए उनके समुच्चयों को तोड़ना और उन्हें समान रूप से फैलाना आवश्यक है, ताकि कणों की सतह उपलब्ध हो। शक्तिशाली अल्ट्रासोनिक बलों को विश्वसनीय फैलाव और पिसाई साधनों के रूप में जाना जाता है, जो कणों को तोड़कर सबमाइक्रोन और नैनो आकार तक छोटा करते हैं। इसके अलावा, सोनिकेशन से कणों को संशोधित और प्रकार्यात्मक बनाया जा सकता है, जैसे नैनोकणों पर धातु की परत चढ़ाकर।

नीचे चुनिंदा कणों और द्रवों के साथ संबंधित अनुशंसाएँ दी गई हैं कि अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र का उपयोग करके कणों को पीसने, फैलाने, उनके समुच्चयों को तोड़ने या उन्हें संशोधित करने के लिए सामग्री का उपचार कैसे किया जाए।

शक्तिशाली सोनिकेशन से अपने पाउडर और कण कैसे तैयार करें।

वर्णानुक्रम में:

Aerosil

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
Millipore-जल (pH 6) में सिलिका Aerosil OX50 कणों के फैलाव, 500 mL जल में 5.0 g पाउडर फैलाकर, उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर UP200S (200W; 24kHz) का उपयोग करके तैयार किए गए। आसुत जल के विलयन (pH = 6) में अल्ट्रासोनिक विकिरण के अंतर्गत सिलिका फैलाव तैयार करने के लिए UP200S का 15 min. तक उपयोग किया गया, जिसके बाद 1 h तक तेज़ी से हिलाया गया। pH समायोजित करने के लिए HCl का उपयोग किया गया। फैलावों में ठोस पदार्थ की मात्रा 0.1% (w/v) थी।
अनुशंसित उपकरण:
UP200S
संदर्भ/ शोधपत्र:
Licea-Claverie, A.; Schwarz, S.; Steinbach, Ch.; Ponce-Vargas, S. M.; Genest, S. (2013): महीन सिलिका फैलावों के ऊर्णन में प्राकृतिक और ताप-संवेदी बहुलकों का संयोजन। International Journal of Carbohydrate Chemistry 2013.

Al₂O₃–जल नैनोद्रव

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
Al₂O₃–जल नैनोद्रव निम्नलिखित चरणों से तैयार किए जा सकते हैं: पहले, डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक तुला से Al₂O₃ नैनोकणों का द्रव्यमान तौलें। फिर Al₂O₃ नैनोकणों को तौले गए आसुत जल में धीरे-धीरे डालें और Al₂O₃–जल मिश्रण को हिलाएँ। मिश्रण का 1h तक लगातार सोनिकेशन करने के लिए एक अल्ट्रासोनिक प्रोब-प्रकार के उपकरण UP400S (400W, 24kHz) का उपयोग करें, ताकि आसुत जल में नैनोकणों का एकसमान फैलाव तैयार हो।
नैनोद्रव विभिन्न अंशों (0.1%, 0.5%, और 1%) पर तैयार किए जा सकते हैं। किसी पृष्ठसक्रिय पदार्थ की आवश्यकता नहीं है और pH में बदलाव की भी आवश्यकता नहीं है।
अनुशंसित उपकरण:
UP400S
संदर्भ/ शोधपत्र:
Isfahani, A. H. M.; Heyhat, M. M. (2013): सरंध्र माध्यम के रूप में एक माइक्रोमॉडल में नैनोद्रवों के प्रवाह का प्रायोगिक अध्ययन। International Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9/2, 2013. 77-84.

एल्युमिनियम ऑक्साइड (Al2O3) के अल्ट्रासोनिक फैलाव से कणों का आकार उल्लेखनीय रूप से घटता है और एकसमान फैलाव प्राप्त होता है।

Bohemite से लेपित सिलिका कण

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
सिलिका कणों पर बोहमाइट की परत चढ़ाई जाती है: कार्बनिक पदार्थों से रहित पूरी तरह स्वच्छ सतह प्राप्त करने के लिए कणों को 450°C तक गर्म किया जाता है। समुच्चयों को तोड़ने के लिए कणों को पीसने के बाद, 6 vol% का जलीय निलंबन (≈70 ml) तैयार किया जाता है और अमोनियम विलयन की तीन बूँदें डालकर उसे pH 9 पर स्थिर किया जाता है। इसके बाद निलंबन में मौजूद समुच्चयों को तोड़ने के लिए UP200S से 100% (200 W) आयाम पर 5 min. तक सोनिकेशन किया जाता है। विलयन को 85°C से अधिक तापमान तक गर्म करने के बाद, 12.5 g एल्युमिनियम sec-ब्यूटॉक्साइड डाला गया। तापमान 90 min. तक 85–90°C पर रखा जाता है, और पूरी प्रक्रिया के दौरान निलंबन को चुंबकीय विलोडक से हिलाया जाता है। इसके बाद निलंबन को लगातार हिलाया जाता है, जब तक कि वह ठंडा होकर 40°C से नीचे न आ जाए। फिर हाइड्रोक्लोरिक अम्ल डालकर pH मान 3 पर समायोजित किया गया। इसके तुरंत बाद, बर्फ स्नान में निलंबन का सोनिकेशन किया जाता है। पाउडर को तनुकरण और उसके बाद अपकेंद्रीकरण द्वारा धोया जाता है। अधिप्लवी द्रव हटाने के बाद कणों को शुष्कन ओवन में 120°C पर सुखाया जाता है। अंत में, कणों का 300°C पर 3 घंटे तक ताप उपचार किया जाता है।
अनुशंसित उपकरण:
UP200S
संदर्भ/ शोधपत्र:
Wyss, H. M. (2003): सांद्रित कण जेलों की सूक्ष्मसंरचना और यांत्रिक व्यवहार। शोधप्रबंध, Swiss Federal Institute of Technology 2003. p.71.

कैडमियम(II)-थायोएसीटामाइड नैनोकम्पोज़िट का संश्लेषण

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
पॉलीविनाइल अल्कोहल की उपस्थिति और अनुपस्थिति में सोनोकेमिकल विधि से कैडमियम(II)-थायोएसीटामाइड नैनोकम्पोज़िट का संश्लेषण किया गया। सोनोकेमिकल संश्लेषण (सोनो-संश्लेषण) के लिए, 0.532 g कैडमियम (II) एसीटेट डाइहाइड्रेट (Cd(CH3COO)2.2H2O), 0.148 g थायोएसीटामाइड (TAA, CH3CSNH2) और 0.664 g पोटैशियम आयोडाइड (KI) को 20mL द्वि-आसुत विआयनीकृत जल में घोला गया। इस विलयन का सोनिकेशन एक उच्च-शक्ति वाले प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिकेटर UP400S (24 kHz, 400W) से कमरे के तापमान पर 1 h तक किया गया। अभिक्रिया मिश्रण के सोनिकेशन के दौरान तापमान बढ़कर 70–80degC हो गया, जैसा कि लौह–constantin थर्मोकपल से मापा गया। एक घंटे बाद चमकीला पीला अवक्षेप बना। इसे अपकेंद्रीकरण (4,000 rpm, 15 min) द्वारा अलग किया गया, अवशिष्ट अशुद्धियाँ हटाने के लिए पहले द्वि-आसुत जल और फिर निरपेक्ष एथेनॉल से धोया गया तथा अंत में हवा में सुखाया गया (प्राप्ति: 0.915 g, 68%)। अपघटन बिंदु 200°C। बहुलकीय नैनोकम्पोज़िट तैयार करने के लिए, 1.992 g पॉलीविनाइल अल्कोहल को 20 mL द्वि-आसुत विआयनीकृत जल में घोला गया और फिर उपर्युक्त विलयन में मिलाया गया। इस मिश्रण को UP400S से 1 h तक अल्ट्रासोनिक विकिरण दिया गया, जिससे चमकीला नारंगी उत्पाद बना।
SEM परिणामों ने दर्शाया कि PVA की उपस्थिति में कणों का आकार लगभग 38 nm से घटकर 25 nm हो गया। इसके बाद हमने बहुलकीय नैनोकम्पोज़िट, कैडमियम(II)-थायोएसीटामाइड/PVA, को अग्रद्रव्य के रूप में उपयोग करके उसके तापीय अपघटन से गोलाकार आकृति वाले षट्कोणीय CdS नैनोकणों का संश्लेषण किया। CdS नैनोकणों का आकार XRD और SEM दोनों से मापा गया और दोनों के परिणामों में बहुत अच्छा सामंजस्य था।
Ranjbar और सहकर्मियों (2013) ने यह भी पाया कि बहुलकीय Cd(II) नैनोकम्पोज़िट रोचक आकृतियों वाले कैडमियम सल्फाइड नैनोकण तैयार करने के लिए उपयुक्त अग्रद्रव्य है। सभी परिणामों ने दर्शाया कि उच्च तापमान, लंबी अभिक्रिया अवधि और उच्च दाब जैसी विशेष परिस्थितियों की आवश्यकता के बिना नैनोस्तरीय पदार्थों के संश्लेषण के लिए अल्ट्रासोनिक संश्लेषण का उपयोग एक सरल, कुशल, कम लागत वाली, पर्यावरण के अनुकूल और अत्यंत आशाजनक विधि के रूप में सफलतापूर्वक किया जा सकता है।
अनुशंसित उपकरण:
UP400S
संदर्भ/शोधपत्र:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): Synthesis and Characterization of Cadmium-Thioacetamide Nanocomposites. Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 9/4, 2013. 203–212.

CaCO₃

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
नैनो-अवक्षेपित CaCO₃ (NPCC) का बहुलक में परिक्षेपण बेहतर बनाने और समुच्चयन कम करने के लिए उस पर स्टीयरिक अम्ल का अल्ट्रासोनिक लेपन किया गया। 2g बिना लेप वाले नैनो-अवक्षेपित CaCO₃ (NPCC) का सोनिकेशन UP400S का उपयोग करके 30ml एथेनॉल में किया गया। 9 wt% स्टीयरिक अम्ल को एथेनॉल में घोला गया। इसके बाद staeric अम्ल वाले एथेनॉल को सोनिकेशन किए गए निलंबन के साथ मिलाया गया।
अनुशंसित उपकरण:
UP400S के साथ 22mm व्यास वाला सोनोट्रोड (H22D) और शीतलन जैकेट वाला प्रवाह सेल
संदर्भ/शोधपत्र:
Kow, K. W.; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): Effects of ultrasound in coating nano-precipitated CaCO3 with stearic acid. Asia‐Pacific Journal of Chemical Engineering 4/5, 2009. 807–813.

सेल्यूलोज़ नैनोक्रिस्टल

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
यूकेलिप्टस सेल्यूलोज़ से तैयार सेल्यूलोज़ नैनोक्रिस्टल (CNC), CNCs: यूकेलिप्टस सेल्यूलोज़ से तैयार सेल्यूलोज़ नैनोक्रिस्टलों को मिथाइल एडिपॉयल क्लोराइड के साथ अभिक्रिया द्वारा संशोधित करके CNCm, या एसीटिक और सल्फ्यूरिक अम्ल के मिश्रण के साथ अभिक्रिया द्वारा संशोधित करके CNCa बनाया गया। इसके लिए, हिम-शुष्कित CNCs, CNCm और CNCa को शुद्ध विलायकों (EA, THF या DMF) में 0.1 wt% पर, 24 ± 1 degC तापमान पर रात भर चुंबकीय विलोडन द्वारा पुनः परिक्षेपित किया गया। इसके बाद 20 min. तक सोनिकेशन करने के लिए प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिकेटर UP100H का उपयोग किया गया। सोनिकेशन 130 W/cm² की तीव्रता पर 24 ± 1 degC तापमान पर किया गया। इसके बाद CNC परिक्षेपण में CAB मिलाया गया, जिससे बहुलक की अंतिम सांद्रता 0.9 wt% हो गई।
अनुशंसित उपकरण:
UP100H
संदर्भ/शोधपत्र:
ब्लाचेचेन, एल। डी मेसक्विटा, जे। डी पाउला, ई। परेरा, एफ। पेट्री, डीएफएस (2013): सेलूलोज़ नैनोक्रिस्टल की कोलाइडल स्थिरता और सेलूलोज़ एसीटेट ब्यूटायरेट मैट्रिक्स में उनके फैलाव की परस्पर क्रिया। सेलूलोज़ 20/3, 2013। 1329-1342.

सीरियम नाइट्रेट से डोप किया गया सिलेन

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
कोल्ड-रोल्ड कार्बन स्टील पैनलों (6.5cm 6.5cm 0.3cm; रासायनिक रूप से साफ और यांत्रिक रूप से पॉलिश किए गए) का उपयोग धात्विक सब्सट्रेट के रूप में किया गया। लेपन से पहले, पैनलों को एसीटोन से अल्ट्रासोनिक रूप से साफ किया गया और फिर एक क्षारीय विलयन (0.3molL 1 NaOH विलयन) से 60°C पर 10 min तक साफ किया गया। प्राइमर के रूप में उपयोग के लिए, सब्सट्रेट के पूर्वोपचार से पहले, γ-ग्लाइसिडॉक्सीप्रोपिलट्राइमेथॉक्सीसिलेन (γ-GPS) के 50 भागों वाले एक सामान्य सूत्रण को लगभग 950 भाग मेथनॉल से pH 4.5 पर (एसिटिक अम्ल से समायोजित) तनु किया गया और सिलेन का जल-अपघटन होने दिया गया। सीरियम नाइट्रेट वर्णकों से डोप किए गए सिलेन की तैयारी की प्रक्रिया समान थी, सिवाय इसके कि (γ-GPS) मिलाने से पहले मेथनॉल विलयन में 1, 2, 3 wt% सीरियम नाइट्रेट मिलाया गया, फिर इस विलयन को कमरे के तापमान पर 1600 rpm पर 30 min तक प्रोपेलर स्टिरर से मिलाया गया। इसके बाद, सीरियम नाइट्रेट युक्त परिक्षेपणों का बाहरी शीतलन बाथ के साथ 40°C पर 30 min तक सोनिकेशन किया गया। अल्ट्रासोनिकेशन प्रक्रिया अल्ट्रासोनिकेटर UIP1000hd (1000W, 20 kHz) से लगभग 1 W/mL की इनलेट अल्ट्रासोनिक शक्ति पर की गई। प्रत्येक पैनल को उपयुक्त सिलेन विलयन से 100 sec तक धोकर सब्सट्रेट का पूर्वोपचार किया गया। उपचार के बाद, पैनलों को कमरे के तापमान पर 24 h तक सूखने दिया गया, फिर पूर्वोपचारित पैनलों पर दो-घटक, एमीन से क्योर होने वाले एपॉक्सी (Epon 828, shell Co.) का लेप लगाया गया ताकि गीली फिल्म की मोटाई 90μm हो। एपॉक्सी-लेपित पैनलों को 115°C पर 1h तक क्योर होने दिया गया; एपॉक्सी लेपों के क्योर होने के बाद सूखी फिल्म की मोटाई लगभग 60μm थी।
अनुशंसित उपकरण:
UIP1000hd
संदर्भ/ शोधपत्र:
ज़फ़रानी, एस.एच.; पेकारी, एम।; ज़ारेई, डी।; Danaei, I. (2013): epoxy लेपित स्टील के कैथोडिक disbonding गुणों पर सेरियम नाइट्रेट युक्त silane pretreatments के विद्युत रासायनिक प्रभाव. जर्नल ऑफ एडहेशन साइंस एंड टेक्नोलॉजी 27/22, 2013। 2411–2420.

मृत्तिका: परिक्षेपण/ प्रभाजन

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
कण आकार के अनुसार प्रभाजन: 1–2 μm कणों से < 1 μm कणों को अलग करने के लिए, मृत्तिका आकार के कणों (< 2 μm) को अल्ट्रासोनिक क्षेत्र में और उसके बाद अलग-अलग अवसादन गतियों का उपयोग करके पृथक किया गया।
मृत्तिका आकार के कणों (< 2 μm) को अलग करने के लिए 300 J mL^-1 (1 min.) ऊर्जा इनपुट पर सोनिकेशन हेतु प्रोब प्रकार के अल्ट्रासोनिक विघटक UP200S (200W, 24kHz) का उपयोग किया गया, जिसमें 7 mm व्यास वाला सोनोट्रोड S7 लगा था। अल्ट्रासोनिक विकिरण के बाद नमूने का 110 x g (1000 rpm) पर 3 min तक अपकेंद्रीकरण किया गया। इसके बाद अवसादित प्रावस्था (प्रभाजन का अवशेष) का उपयोग कम घनत्व वाले अंशों को पृथक करने के लिए घनत्व प्रभाजन में किया गया, और प्राप्त तैरती प्रावस्था (< 2 μm अंश) को दूसरी अपकेंद्रीकरण नली में स्थानांतरित करके 440 x g (2000 rpm) पर 10 min तक अपकेंद्रित किया गया, ताकि < 1 μm अंश (अधिप्लावी) को 1–2 μm अंश (अवसाद) से अलग किया जा सके। < 1 μm अंश वाले अधिप्लावी को दूसरी अपकेंद्रीकरण नली में स्थानांतरित किया गया और 1 mL MgSO₄ मिलाने के बाद शेष पानी को निथारने के लिए 1410 x g (4000 rpm) पर 10 min तक अपकेंद्रित किया गया।
नमूने को अत्यधिक गर्म होने से बचाने के लिए प्रक्रिया को 15 बार दोहराया गया।
अनुशंसित उपकरण:
UP200S के साथ S7 या UP200St के साथ S26d7
संदर्भ/ शोधपत्र:
Jakubowska, J. (2007): मृदा कार्बनिक पदार्थ (SOM) अंशों पर सिंचाई जल प्रकार का प्रभाव और हाइड्रोफोबिक यौगिकों के साथ उनकी बातचीत। शोध प्रबंध: मार्टिन-लूथर विश्वविद्यालय, हाले-विटेनबर्ग, 2007।

मृत्तिका: अकार्बनिक मृत्तिका का परत पृथक्करण

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
कोटिंग परिक्षेपण के लिए पुलुलान-आधारित नैनोकम्पोज़िट तैयार करने हेतु अकार्बनिक मृत्तिका का परत-वियोजन किया गया। इसके लिए, पुलुलान की एक निश्चित मात्रा (गीले आधार पर 4 wt%) को 25degC पर 1 h तक धीरे-धीरे हिलाते हुए (500 rpm) पानी में घोला गया। उसी समय, 0.2 से 3.0 wt% की मात्रा में मृत्तिका पाउडर को 15 मिनट तक तेज़ी से हिलाते हुए (1000 rpm) पानी में परिक्षेपित किया गया। प्राप्त परिक्षेपण का सोनिकेशन एक UP400S (शक्ति_{अधिकतम} = 400 W; आवृत्ति = 24 kHz) अल्ट्रासोनिक उपकरण से (टाइटेनियम सोनोट्रोड H14 से सुसज्जित, टिप का व्यास 14 mm, आयाम_{अधिकतम} = 125 μm; सतही तीव्रता = 105 Wcm^-2) निम्नलिखित परिस्थितियों में किया गया: 0.5 चक्र और 50% आयाम। अल्ट्रासोनिक उपचार की अवधि प्रायोगिक रूपरेखा के अनुसार अलग-अलग थी। इसके बाद कार्बनिक पुलुलान विलयन और अकार्बनिक परिक्षेपण को अतिरिक्त 90 मिनट तक धीरे-धीरे हिलाते हुए (500 rpm) एक साथ मिलाया गया। मिश्रण के बाद, दोनों घटकों की सांद्रताएँ 0.05 से 0.75 तक के अकार्बनिक/कार्बनिक (I/O) अनुपात के अनुरूप थीं। अल्ट्रासोनिक उपचार से पहले और बाद में Na⁺-MMT मृत्तिकाओं के जलीय परिक्षेपण में आकार वितरण का आकलन IKO-Sizer CC-1 नैनोकण विश्लेषक से किया गया।
मृत्तिकाओं की एक निश्चित मात्रा के लिए सबसे प्रभावी सोनिकेशन समय 15 मिनट पाया गया, जबकि अधिक समय तक अल्ट्रासाउंड उपचार से P’O₂ का मान बढ़ता है (पुनः समुच्चयन के कारण), जो सबसे अधिक सोनिकेशन समय (45 min) पर फिर घट जाता है, संभवतः प्लेटलेटों और टैक्टॉइडों, दोनों के खंडन के कारण।
Introzzi के शोधप्रबंध में अपनाई गई प्रायोगिक व्यवस्था के अनुसार, प्रति इकाई ऊर्जा निर्गत के रूप में 725 Ws mL^-1 की गणना 15 मिनट के उपचार के लिए की गई, जबकि अल्ट्रासोनिकेशन का समय बढ़ाकर 45 मिनट करने पर प्रति इकाई ऊर्जा खपत 2060 Ws mL^-1 प्राप्त हुई। इससे पूरी प्रक्रिया में काफ़ी अधिक ऊर्जा की बचत संभव होगी, जिसका प्रभाव अंततः प्रसंस्करण की अंतिम लागतों में दिखाई देगा।
अनुशंसित उपकरण:
UP400S सोनोट्रोड H14 के साथ
संदर्भ/ शोधपत्र:
Introzzi, L. (2012): खाद्य पैकेजिंग अनुप्रयोगों के लिए उच्च प्रदर्शन वाली जैवबहुलक कोटिंगों का विकास। शोधप्रबंध, University of Milano 2012.

विद्युत-चालक स्याही

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
विद्युत-चालक स्याही को मिश्रित विलायक में परिक्षेपकों के साथ Cu+C और Cu+CNT कणों को परिक्षेपित करके तैयार किया गया (प्रकाशन IV)। परिक्षेपक उच्च आणविक भार वाले तीन परिक्षेपण एजेंट थे, DISPERBYK-190, DISPERBYK-198 और DISPERBYK-2012, जिन्हें BYK Chemie GmbH ने जल-आधारित कार्बन ब्लैक वर्णक परिक्षेपणों के लिए बनाया था। मुख्य विलायक के रूप में विआयनीकृत जल (DIW) का उपयोग किया गया। एथिलीन ग्लाइकोल मोनोमेथिल ईथर (EGME) (Sigma-Aldrich), एथिलीन ग्लाइकोल monobuthyl ईथर (EGBE) (Merck) और n-प्रोपेनॉल (Honeywell Riedel-de Haen) का उपयोग सह-विलायकों के रूप में किया गया।
मिश्रित निलंबन का बर्फ स्नान में 10 मिनट तक सोनिकेशन करने के लिए एक UP400S अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर का उपयोग किया गया। इसके बाद, निलंबन को एक घंटे तक बैठने दिया गया और फिर ऊपरी तरल को निथारा गया। स्पिन कोटिंग या मुद्रण से पहले, निलंबन का अल्ट्रासोनिक स्नान में 10 min तक सोनिकेशन किया गया।
अनुशंसित उपकरण:
UP400S
संदर्भ/ शोधपत्र:
Forsman, J. (2013): हाइड्रोजन अपचयन द्वारा Co, Ni और Cu नैनोकणों का उत्पादन। शोधप्रबंध, VTT Finland 2013.

इंकजेट स्याही में वर्णकों के कण आकार को कम करने और उन्हें परिक्षेपित करने के लिए अल्ट्रासोनिकेशन अत्यधिक कुशल है।

कॉपर phathlocyanine

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
मेटैलोफ्थैलोसायनिनों का अपघटन
कॉपर phathlocyanine (CuPc) का पानी और कार्बनिक विलायकों के साथ परिवेशी तापमान तथा वायुमंडलीय दाब पर, उत्प्रेरक के रूप में एक ऑक्सीकारक की उपस्थिति में सोनिकेशन करने के लिए 500W अल्ट्रासोनिकेटर UIP500hd का प्रवाह-पार कक्ष के साथ उपयोग किया जाता है। सोनिकेशन तीव्रता: 37–59 W/cm², नमूना मिश्रण: नमूने के 5 mL (100 mg/L), choloform और पिरिडीन के साथ 50 D/D पानी, अल्ट्रासोनिक आयाम के 60% पर। अभिक्रिया तापमान: वायुमंडलीय दाब पर 20°C।
सोनिकेशन के 50 min के भीतर 95% तक विनाश दर।
अनुशंसित उपकरण:
UIP500hd

डाइब्यूटिरिलकाइटिन (DBCH)

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
लंबे बहुलकीय बृहदणुओं को अल्ट्रासोनिकेशन द्वारा तोड़ा जा सकता है। अल्ट्रासोनिक सहायता से मोलर द्रव्यमान घटाने पर अवांछित पार्श्व अभिक्रियाओं से या उपोत्पादों को अलग करने की आवश्यकता से बचा जा सकता है। माना जाता है कि रासायनिक या तापीय अपघटन के विपरीत, अल्ट्रासोनिक अवक्रमण एक गैर-यादृच्छिक प्रक्रिया है, जिसमें विदलन लगभग अणु के केंद्र में होता है। इसी कारण बड़े बृहदणुओं का अवक्रमण अधिक तेजी से होता है।
प्रयोगों में अल्ट्रासाउंड जनरेटर UP200S का उपयोग किया गया, जो सोनोट्रोड S2 से सुसज्जित था। अल्ट्रासोनिक सेटिंग में इनपुट शक्ति 150 W रखी गई थी। डाइमिथाइलएसीटामाइड में डाइब्यूटिरिलकाइटिन के 25 cm3 आयतन वाले विलयनों का उपयोग किया गया, जिनमें डाइब्यूटिरिलकाइटिन की सांद्रता 0.3 g/100 cm3 थी। सोनोट्रोड (अल्ट्रासोनिक प्रोब / हॉर्न) को बहुलक विलयन में सतह से 30 mm नीचे डुबोया गया। विलयन को तापस्थैतिक रूप से नियंत्रित जल स्नान में रखा गया, जिसका तापमान 25°C पर बनाए रखा गया था। प्रत्येक विलयन को पूर्वनिर्धारित समयांतराल तक अल्ट्रासोनिक विकिरण दिया गया। इसके बाद विलयन को 3 गुना तनु किया गया और आकार अपवर्जन क्रोमैटोग्राफी द्वारा उसका विश्लेषण किया गया।
प्रस्तुत परिणाम दर्शाते हैं कि शक्तिशाली अल्ट्रासाउंड से डाइब्यूटिरिलकाइटिन नष्ट नहीं होता, लेकिन बहुलक का अवक्रमण होता है, जिसे एक नियंत्रित सोनोकेमिकल अभिक्रिया माना जाता है। इसलिए, डाइब्यूटिरिलकाइटिन के औसत मोलर द्रव्यमान को घटाने के लिए अल्ट्रासाउंड का उपयोग किया जा सकता है और यही बात भार-औसत मोलर द्रव्यमान तथा संख्या-औसत मोलर द्रव्यमान के अनुपात पर भी लागू होती है। अल्ट्रासाउंड की शक्ति और सोनिकेशन की अवधि बढ़ाने से देखे गए परिवर्तन अधिक तीव्र होते हैं। अध्ययन की गई सोनिकेशन परिस्थितियों में DBCH के अवक्रमण की सीमा पर प्रारंभिक मोलर द्रव्यमान का भी महत्वपूर्ण प्रभाव था: प्रारंभिक मोलर द्रव्यमान जितना अधिक था, अवक्रमण की मात्रा उतनी ही अधिक थी।
अनुशंसित उपकरण:
UP200S
संदर्भ/ शोध पत्र:
Szumilewicz, J.; Pabin-Szafko, B. (2006): Dibuyrylchitin का अल्ट्रासोनिक अवक्रमण। Polish Chitin Society, Monograph XI, 2006. 123–128.

Ferrocine पाउडर

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
SWNCNTs तैयार करने की एक सोनोकेमिकल विधि: सिलिका पाउडर (व्यास 2–5 mm) को p-ज़ाइलीन में 0.01 mol% फेरोसीन के विलयन में मिलाया जाता है, जिसके बाद सोनिकेशन के लिए UP200S का उपयोग किया जाता है, जो टाइटेनियम सिरे वाली प्रोब (सोनोट्रोड S14) से सुसज्जित है। अल्ट्रासोनिकेशन कमरे के तापमान और वायुमंडलीय दाब पर 20 min. तक किया गया। अल्ट्रासोनिक सहायता से किए गए संश्लेषण द्वारा सिलिका पाउडर की सतह पर उच्च शुद्धता वाले SWCNTs तैयार किए गए।
अनुशंसित उपकरण:
UP200S अल्ट्रासोनिक प्रोब S14 के साथ
संदर्भ/ शोध पत्र:
Srinivasan C.(2005): परिवेशी परिस्थितियों में एकल-भित्ति वाले कार्बन नैनोट्यूब के संश्लेषण की एक SOUND विधि। Current Science 88/ 1, 2005. 12–13.

फ्लाई ऐश / मेटाकाओलिनाइट

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
निक्षालन परीक्षण: ठोस नमूने के 50g में 100mL निक्षालन विलयन मिलाया गया। सोनिकेशन की तीव्रता: अधिकतम 85 W/cm² पर UP200S का उपयोग 20°C के जल स्नान में किया गया।
जियोपॉलिमरीकरण: जियोपॉलिमरीकरण के लिए स्लरी को UP200S अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र से मिलाया गया। सोनिकेशन की तीव्रता अधिकतम 85 W/cm² थी। शीतलन के लिए सोनिकेशन बर्फ-पानी के स्नान में किया गया।
जियोपॉलिमरीकरण के लिए शक्तिशाली अल्ट्रासाउंड के उपयोग से बने हुए जियोपॉलिमरों की संपीडन क्षमता बढ़ती है और एक निश्चित समय तक सोनिकेशन बढ़ाने से उनकी मजबूती बढ़ती है। अल्ट्रासोनिकेशन से क्षारीय विलयनों में मेटाकाओलिनाइट और फ्लाई ऐश का विघटन बढ़ा, क्योंकि बहुसंघनन के लिए जेल प्रावस्था में अधिक Al और Si मुक्त हुए।
अनुशंसित उपकरण:
UP200S
संदर्भ/ शोध पत्र:
Feng, D.; Tan, H.; van Deventer, J. S. J. (2004): अल्ट्रासाउंड द्वारा संवर्धित जियोपॉलिमरीकरण। Journal of Materials Science 39/2, 2004. 571–580

ग्राफीन

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
Stengl और सहकर्मियों (2011) का कार्य दर्शाता है कि शुद्ध ग्राफीन शीट बड़ी मात्रा में तैयार की जा सकती हैं। इस कार्य में गैर-स्टॉइकियोमेट्रिक TiO₂ ग्राफीन नैनोकंपोज़िट को ग्राफीन नैनोशीट और टाइटेनिया पेरॉक्सो कॉम्प्लेक्स वाले निलंबन के तापीय जलअपघटन द्वारा तैयार किया गया। शुद्ध ग्राफीन नैनोशीट प्राकृतिक ग्रेफाइट से शक्तिशाली अल्ट्रासोनिकेशन द्वारा तैयार की गईं, जिसके लिए 1000W के अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर UIP1000hd का उपयोग 5 barg पर एक उच्च-दाब अल्ट्रासाउंड रिएक्टर कक्ष में किया गया। प्राप्त ग्राफीन शीटों की विशेषताएँ उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्रफल और अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक गुण हैं। शोधकर्ताओं का दावा है कि अल्ट्रासोनिक विधि से तैयार ग्राफीन की गुणवत्ता Hummer विधि से प्राप्त ग्राफीन की तुलना में बहुत अधिक है, जिसमें ग्रेफाइट का परत-वियोजन और ऑक्सीकरण किया जाता है। चूँकि अल्ट्रासोनिक रिएक्टर में भौतिक परिस्थितियों को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है और यह मानते हुए कि डोपेंट के रूप में ग्राफीन की सांद्रता 1 – 0.001% की सीमा में बदलती रहेगी, एक सतत प्रणाली में व्यावसायिक पैमाने पर ग्राफीन का उत्पादन संभव है।
अनुशंसित उपकरण:
UIP1000hd
संदर्भ/ शोध पत्र:
Stengl, V.; Popelková, D.; Vlácil, P. (2011): उच्च-प्रदर्शन प्रकाश-उत्प्रेरकों के रूप में TiO2-ग्राफीन नैनोकंपोज़िट। प्रकाशन: Journal of Physical Chemistry C 115/2011. पृ. 25209–25218.
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ग्राफीन ऑक्साइड

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
ग्राफीन ऑक्साइड (GO) की परतें निम्नलिखित विधि से तैयार की गईं: 25mg ग्राफीन ऑक्साइड पाउडर को 200 ml विआयनीकृत जल में मिलाया गया। विलोडन करने पर एक असमांगी भूरा निलंबन प्राप्त हुआ। प्राप्त निलंबनों का सोनिकेशन (30 min, 1.3 × 105J) किया गया और सुखाने के बाद (373 K पर) अल्ट्रासोनिक रूप से उपचारित ग्राफीन ऑक्साइड प्राप्त हुआ। FTIR स्पेक्ट्रोस्कोपी से पता चला कि अल्ट्रासोनिक उपचार से ग्राफीन ऑक्साइड के प्रकार्यात्मक समूहों में कोई परिवर्तन नहीं हुआ।
अनुशंसित उपकरण:
UP400S
संदर्भ/ शोध पत्र:
Oh, W. Ch.; Chen, M. L.; Zhang, K.; Zhang, F. J.; Jang, W. K. (2010): ग्राफीन-ऑक्साइड नैनोशीटों के निर्माण पर तापीय और अल्ट्रासोनिक उपचार का प्रभाव। Journal of the Korean Physical Society 4/56, 2010. पृ. 1097–1102.
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पॉली(विनाइल अल्कोहल) के अपघटन द्वारा रोमिल बहुलक नैनोकण

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
एक जलविरागी एकलक की उपस्थिति में जलीय विलयन में जल-विलेय बहुलकों के सोनोकेमिकल अपघटन पर आधारित एक सरल, एक-चरणीय प्रक्रिया से अवशेष-मुक्त सीरम में प्रकार्यात्मक रोमिल बहुलक कण बनते हैं। सभी बहुलकीकरण एक 250 mL दोहरी दीवार वाले काँच के रिएक्टर में किए गए, जो बैफल, एक तापमान संवेदक, एक चुंबकीय विलोडक छड़ और एक Hielscher US200S अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर (200 W, 24 kHz) से सुसज्जित था। इस प्रोसेसर में एक S14 टाइटेनियम सोनोट्रोड (व्यास = 14 mm, लंबाई = 100 mm) लगा था।
PVOH की एक सटीक मात्रा को पानी में 50°C पर रात भर तीव्र विलोडन के साथ घोलकर पॉली(विनाइल अल्कोहल) (PVOH) विलयन तैयार किया गया। बहुलकीकरण से पहले, PVOH विलयन को रिएक्टर के अंदर रखा गया और तापमान को वांछित अभिक्रिया तापमान पर समायोजित किया गया। PVOH विलयन और एकलक को अलग-अलग 1 घंटे तक आर्गन से पर्ज किया गया। तीव्र विलोडन के साथ एकलक की आवश्यक मात्रा PVOH विलयन में बूँद-बूँद करके डाली गई। इसके बाद, तरल में आर्गन की पर्जिंग बंद कर दी गई और UP200S से 80% आयाम पर सोनिकेशन शुरू किया गया। यहाँ ध्यान देना चाहिए कि आर्गन का उपयोग दो उद्देश्यों की पूर्ति करता है: (1) ऑक्सीजन को हटाना और (2) अल्ट्रासोनिक कैविटेशन उत्पन्न करने के लिए यह आवश्यक है। इसलिए, सिद्धांततः आर्गन का सतत प्रवाह बहुलकीकरण के लिए लाभकारी होता, लेकिन अत्यधिक झाग बना; यहाँ अपनाई गई प्रक्रिया ने इस समस्या से बचाया और यह कुशल बहुलकीकरण के लिए पर्याप्त थी। भारमितीय विधि से रूपांतरण, आणविक भार वितरण और/या कण आकार वितरण की निगरानी के लिए समय-समय पर नमूने निकाले गए।
अनुशंसित उपकरण:
US200S
संदर्भ/ शोध पत्र:
Smeets, N. M. B.; E-Rramdani, M.; Van Hal, R. C. F.; Gomes Santana, S.; Quéléver, K.; Meuldijk, J.; Van Herk, JA. M.; Heuts, J. P. A. (2010): प्रकार्यात्मक रोमिल बहुलक नैनोकणों के निर्माण की एक सरल, एक-चरणीय सोनोकेमिकल विधि। Soft Matter, 6, 2010. 2392–2395.

HiPco-SWCNTs

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
UP400S से HiPco-SWCNTs का परिक्षेपण: एक 5 mL वायल में 0.5 mg ऑक्सीकृत HiPcoTM SWCNTs (0.04 mmol कार्बन) को 2 mL विआयनीकृत जल में निलंबित करने के लिए अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर UP400S का उपयोग किया गया, जिससे काले रंग का निलंबन (0.25 mg/mL SWCNTs) प्राप्त हुआ। इस निलंबन में PDDA विलयन (20 wt./%, आणविक भार = 1,00,000–2,00,000) की 1.4 μL मात्रा मिलाई गई और मिश्रण को 2 मिनट तक वॉर्टेक्स मिक्सर से मिलाया गया। जल स्नान में अतिरिक्त 5 मिनट के सोनिकेशन के बाद, नैनोट्यूब निलंबन को 5000g पर 10 मिनट तक अपकेंद्रित किया गया। अधिप्लावी द्रव को AFM मापनों के लिए लिया गया और बाद में siRNA से क्रियात्मकित किया गया।
उपकरण की अनुशंसा:
UP400S
संदर्भ/ शोध पत्र:
Jung, A. (2007): कार्बन नैनोट्यूब पर आधारित क्रियात्मक पदार्थ। शोधप्रबंध Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

हाइड्रॉक्सीएपेटाइट जैव-सिरेमिक

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
nano-HAP के संश्लेषण के लिए, 40 mL मात्रा में 0.32M Ca(NO₃)² ⋅ 4H₂O का विलयन एक छोटे बीकर में रखा गया। फिर लगभग 2.5 mL अमोनियम हाइड्रॉक्साइड से विलयन का pH 9.0 पर समायोजित किया गया। इसके बाद विलयन के सोनिकेशन के लिए अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर UP50H (50 W, 30 kHz) का उपयोग किया गया, जो सोनोट्रोड MS7 (हॉर्न का व्यास 7mm) से सुसज्जित था और जिसे 1 घंटे के लिए 100% के अधिकतम आयाम पर सेट किया गया था। पहला घंटा समाप्त होने पर, 60 mL मात्रा में 0.19M [KH₂PO₄] का विलयन पहले विलयन में धीरे-धीरे बूँद-बूँद करके मिलाया गया, जबकि दूसरे घंटे का अल्ट्रासोनिक विकिरण जारी था। मिश्रण प्रक्रिया के दौरान, pH मान की जाँच की गई और उसे 9 पर बनाए रखा गया, जबकि Ca/P अनुपात 1.67 पर बनाए रखा गया। फिर विलयन को अपकेंद्रीकरण (~2000 g) का उपयोग करके छाना गया, जिसके बाद प्राप्त सफेद अवक्षेप को ऊष्मा उपचार के लिए कई नमूनों में बाँटा गया। नमूनों के दो समूह बनाए गए, जिनमें पहले समूह में ट्यूब भट्ठी में ऊष्मीय उपचार के लिए बारह नमूने और दूसरे समूह में माइक्रोवेव उपचार के लिए पाँच नमूने थे
उपकरण की अनुशंसा:
UP50H
संदर्भ/ शोध पत्र:
Poinern, G. J. E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D.(2011): नैनोमीटर पैमाने के हाइड्रॉक्सीएपेटाइट जैव-सिरेमिक के निर्माण में ऊष्मीय और अल्ट्रासोनिक प्रभाव। International Journal of Nanomedicine 6, 2011. 2083-2095.

अल्ट्रासोनिक विधि से आकार में घटाया गया और परिक्षेपित कैल्शियम-हाइड्रॉक्सीएपेटाइट

अकार्बनिक फुलरीन जैसे WS₂ नैनोकण

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
निकल मैट्रिक्स में अकार्बनिक फुलरीन (IF) जैसे WS₂ नैनोकणों के विद्युतनिक्षेपण के दौरान सोनिकेशन से अधिक एकसमान और सघन लेप प्राप्त होता है। इसके अलावा, अल्ट्रासाउंड के उपयोग का धातु निक्षेप में समाविष्ट कणों के भार प्रतिशत पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। इस प्रकार, निकल मैट्रिक्स में wt.% के रूप में व्यक्त IF-WS₂ कणों का भार प्रतिशत 4.5 wt.% (केवल यांत्रिक विलोडन से विकसित फिल्मों में) से बढ़कर लगभग 7 wt.% (30 W cm^-2 की अल्ट्रासोनिक तीव्रता पर सोनिकेशन से तैयार फिल्मों में) हो जाता है।
Ni/IF-WS₂ नैनोकंपोज़िट लेपों को एक मानक निकल Watts स्नान से विद्युतअपघटनी विधि से निक्षेपित किया गया, जिसमें औद्योगिक ग्रेड के IF-WS₂ (अकार्बनिक फुलरीन-WS₂) नैनोकण मिलाए गए थे।
प्रयोग के लिए, IF-WS₂ को निकल Watts विद्युतअपघट्यों में मिलाया गया और सहनिक्षेपण प्रयोगों से पहले निलंबनों को कमरे के तापमान पर कम से कम 24 h तक चुंबकीय विलोडक (300 rpm) से तीव्रता से विलोडित किया गया। विद्युतनिक्षेपण प्रक्रिया से ठीक पहले, समुच्चयन रोकने के लिए निलंबनों का 10 min. तक अल्ट्रासोनिक पूर्वोपचार किया गया। अल्ट्रासोनिक विकिरण के लिए, UP200S प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिकेटर को, जो सोनोट्रोड S14 (टिप का व्यास 14 mm) से सुसज्जित था, 55% आयाम पर समायोजित किया गया।
सहनिक्षेपण प्रयोगों के लिए 200 mL आयतन वाली बेलनाकार काँच की सेल इस्तेमाल की गईं। समतल वाणिज्यिक मृदु इस्पात (ग्रेड St37) के कैथोडों पर लेप निक्षेपित किए गए, जिनका क्षेत्रफल 3cm² था। ऐनोड शुद्ध निकल की पन्नी (3cm²) थी, जो पात्र के किनारे पर कैथोड के ठीक सामने रखी गई थी। एनोड और कैथोड के बीच की दूरी 4cm थी। सब्सट्रेट से चिकनाई हटाई गई, उन्हें ठंडे आसुत जल से धोया गया, 15% HCl विलयन में सक्रिय किया गया (1 min.) और फिर से आसुत जल से धोया गया। विद्युत सहनिक्षेपण के लिए स्थिर धारा घनत्व 5.0 A dm^-2 पर DC विद्युत आपूर्ति (5 A/30 V, BLAUSONIC FA-350) का उपयोग करके 1 h तक प्रक्रिया की गई। पूरे विलयन में कणों की एकसमान सांद्रता बनाए रखने के लिए विद्युत निक्षेपण प्रक्रिया के दौरान मिश्रण की दो विधियाँ अपनाई गईं: सेल के तल पर स्थित चुंबकीय विलोडक (ω = 300 rpm) से यांत्रिक विलोडन, और प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिक उपकरण UP200S से अल्ट्रासोनिक उपचार। अल्ट्रासोनिक प्रोब (सोनोट्रोड) को ऊपर से सीधे विलयन में डुबोया गया और कार्यकारी तथा प्रतिकारी इलेक्ट्रोडों के बीच सटीक रूप से इस तरह रखा गया कि कोई परिरक्षण न हो। अल्ट्रासोनिक आयाम को नियंत्रित करके विद्युतरासायनिक प्रणाली की ओर निर्देशित अल्ट्रासाउंड की तीव्रता बदली गई। इस अध्ययन में, सतत मोड में कंपन आयाम को 25, 55 और 75% पर समायोजित किया गया, जिनके अनुरूप अल्ट्रासोनिक तीव्रताएँ क्रमशः 20, 30 और 40 W cm^-2 थीं। इन्हें अल्ट्रासोनिक शक्ति मीटर (Hielscher Ultrasonics) से जुड़े प्रोसेसर द्वारा मापा गया। थर्मोस्टैट का उपयोग करके इलेक्ट्रोलाइट का तापमान 55◦C पर बनाए रखा गया। प्रत्येक प्रयोग से पहले और बाद में तापमान मापा गया। अल्ट्रासोनिक ऊर्जा के कारण तापमान में वृद्धि 2–4◦C से अधिक नहीं हुई। विद्युत अपघटन के बाद, सतह से ढीले अधिशोषित कणों को हटाने के लिए नमूनों को एथेनॉल में 1 min. तक अल्ट्रासोनिक विधि से साफ किया गया।
अनुशंसित उपकरण:
UP200S अल्ट्रासोनिक हॉर्न / सोनोट्रोड S14 के साथ
संदर्भ/ शोध पत्र:
García-Lecina, E.; García-Urrutia, I.; Díeza, J.A.; Fornell, B.; Pellicer, E.; Sort, J. (2013): अल्ट्रासोनिक विलोडन के प्रभाव में विद्युत निक्षेपित निकेल मैट्रिक्स में अकार्बनिक फुलरीन जैसे WS2 नैनोकणों का सहनिक्षेपण। Electrochimica Acta 114, 2013. 859–867.

लेटेक्स संश्लेषण

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
P(St-BA) लेटेक्स की तैयारी
P(St-BA) पॉली(स्टाइरीन-r-ब्यूटिल ऐक्रिलेट) P(St-BA) लेटेक्स कणों का संश्लेषण पृष्ठसक्रियकारक DBSA की उपस्थिति में इमल्शन बहुलकीकरण द्वारा किया गया। पहले तीन गर्दन वाले फ्लास्क में 1 g DBSA को 100 mL जल में घोला गया और विलयन का pH मान 2.0 पर समायोजित किया गया। 2.80 g St और 8.40 g BA के मिश्रित एकलकों को आरंभक AIBN (0.168 g) के साथ DBSA विलयन में डाला गया। O/W इमल्शन बनाने के लिए 1 h तक चुंबकीय विलोडन किया गया, जिसके बाद सोनिकेशन के लिए एक UIP1000hd का उपयोग किया गया, जो अल्ट्रासोनिक हॉर्न (प्रोब/ सोनोट्रोड) से सुसज्जित था; बर्फ स्नान में और 30 min तक सोनिकेशन किया गया। अंत में, नाइट्रोजन वातावरण में तेल स्नान में 90degC पर 2 h तक बहुलकीकरण किया गया।
अनुशंसित उपकरण:
UIP1000hd
संदर्भ/ शोध पत्र:
बिना बुने कपड़े के सब्सट्रेट पर poly(3,4-ethylenedioxythiophene)epoly(styrenesulfonic acid) (PEDOT:PSS) से प्राप्त लचीली चालक फिल्मों का निर्माण। Materials Chemistry and Physics 143, 2013. 143–148.
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सीसा निष्कासन (सोनो-निक्षालन)

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
दूषित मिट्टी से सीसे का अल्ट्रासोनिक निक्षालन:
अल्ट्रासोनिक निक्षालन प्रयोगों के लिए अल्ट्रासोनिक उपकरण UP400S का उपयोग टाइटेनियम सोनिक प्रोब (व्यास 14mm) के साथ किया गया, जो 20kHz की आवृत्ति पर कार्य करता है। सभी सोनो-निक्षालन प्रयोगों के लिए अल्ट्रासोनिक प्रोब (सोनोट्रोड) का कैलोरीमितीय अंशांकन किया गया और अल्ट्रासोनिक तीव्रता 51 ± 0.4 W cm^-2 पर निर्धारित की गई। समतल तली वाले जैकेटयुक्त काँच के सेल का उपयोग करके सोनो-निक्षालन प्रयोगों का तापमान 25 ± 1°C पर नियंत्रित रखा गया। सोनिकेशन के अंतर्गत मिट्टी के निक्षालन विलयनों (0.1L) के रूप में तीन प्रणालियों का उपयोग किया गया: 6 mL 0.3 mol L^-2 सांद्रता वाला ऐसीटिक अम्ल विलयन (pH 3.24), 3% (v/v) नाइट्रिक अम्ल विलयन (pH 0.17) और ऐसीटिक अम्ल/ऐसीटेट बफर (pH 4.79), जिसे तैयार करने के लिए 60mL 0f 0.3 mol L^-1 सांद्रता वाले ऐसीटिक अम्ल को 19 mL 0.5 mol L^-1 NaOH के साथ मिलाया गया था। सोनो-निक्षालन प्रक्रिया के बाद, निक्षालित विलयन को मिट्टी से अलग करने के लिए नमूनों को फ़िल्टर पेपर से छाना गया। इसके बाद निक्षालित विलयन से सीसे का विद्युतनिक्षेपण किया गया और अल्ट्रासाउंड के प्रयोग के बाद मिट्टी का पाचन किया गया।
प्रदूषित मिट्टी से सीसे के निक्षालन को बढ़ाने में अल्ट्रासाउंड एक उपयोगी साधन सिद्ध हुआ है। अल्ट्रासाउंड मिट्टी से निक्षालनीय सीसे को लगभग पूरी तरह हटाने की भी एक प्रभावी विधि है, जिससे मिट्टी बहुत कम खतरनाक हो जाती है।
अनुशंसित उपकरण:
UP400S सोनोट्रोड H14 के साथ
संदर्भ/ शोध पत्र:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): मिट्टी से सीसा हटाने के लिए अल्ट्रासाउंड निक्षालन और विद्युतरासायनिक उपचार का संयोजन। Journal of New Materials for Electrochemical Systems 10, 2007. 195–199.

नैनोकण निलंबन की तैयारी

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
नैनोकण निलंबन तैयार करने के लिए बिना लेप वाले nTiO2 (ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (TEM) के अनुसार 5nm) और nZnO (TEM के अनुसार 20nm) तथा पॉलिमर-लेपित nTiO2 (TEM के अनुसार 3–4nm) और nZnO (TEM के अनुसार 3–9nm) पाउडर का उपयोग किया गया। नैनोकणों (NPs) का क्रिस्टलीय रूप nTiO2 के लिए एनाटेज़ और nZnO के लिए अक्रिस्टलीय था।
विआयनीकृत (DI) जल की कुछ बूँदों वाले 250mL बीकर में 0.1 g नैनोकण पाउडर तौलकर डाला गया। फिर नैनोकणों को स्टेनलेस स्टील के स्पैटुला से मिलाया गया, बीकर में DI जल डालकर आयतन 200 mL तक किया गया, हिलाया गया और फिर 60 sec. तक 90% आयाम पर सोनिकेशन के लिए Hielscher के UP200S अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर का उपयोग किया गया, जिससे 0.5 g/L का स्टॉक निलंबन प्राप्त हुआ। सभी स्टॉक निलंबनों को 4°C पर अधिकतम दो दिनों तक रखा गया।
अनुशंसित उपकरण:
UP200S या UP200St
संदर्भ/ शोध पत्र:
Petosa, A. R. (2013): संतृप्त दानेदार छिद्रयुक्त माध्यमों में धातु ऑक्साइड नैनोकणों का परिवहन, निक्षेपण और समुच्चयन: जल रसायन, संग्राहक सतह और कण लेप की भूमिका। शोध प्रबंध McGill University Montreal, Quebec, Canada 2013. 111–153.
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मैग्नेटाइट नैनोकणों का अवक्षेपण

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
मैग्नेटाइट (Fe₃O₄) के नैनोकण Fe3+/Fe2+ = 2:1 के मोलर अनुपात वाले आयरन(III) क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट और आयरन(II) सल्फेट हेप्टाहाइड्रेट के जलीय विलयन के सह-अवक्षेपण से बनाए जाते हैं। लौह विलयन को क्रमशः सांद्र अमोनियम हाइड्रॉक्साइड और सोडियम हाइड्रॉक्साइड से अवक्षेपित किया जाता है। अवक्षेपण अभिक्रिया अल्ट्रासोनिक विकिरण के अंतर्गत की जाती है, जिसमें अभिकारकों को अल्ट्रासोनिक प्रवाह-पार रिएक्टर कक्ष के कैविटेशन क्षेत्र से होकर प्रवाहित किया जाता है। किसी भी pH प्रवणता से बचने के लिए अवक्षेपक को अधिक मात्रा में पंप करना आवश्यक है। मैग्नेटाइट के कण आकार वितरण को फोटॉन सहसंबंध स्पेक्ट्रोस्कोपी से मापा गया है। अल्ट्रासाउंड से उत्पन्न मिश्रण औसत कण आकार को 12–14 nm से घटाकर लगभग 5–6 nm कर देता है।
अनुशंसित उपकरण:
UIP1000hd प्रवाह सेल रिएक्टर के साथ
संदर्भ/ शोध पत्र:
Banert, T.; Horst, C.; Kunz, U., Peuker, U. A. (2004): आयरन-(II,III) ऑक्साइड के उदाहरण से अल्ट्रासोनिक प्रवाह-पार रिएक्टर में सतत अवक्षेपण। ICVT, TU-Clausthal. GVC Annual Meeting 2004 में प्रस्तुत पोस्टर।
Banert, T.; Brenner, G.; Peuker, U. A. (2006): सतत सोनोकेमिकल अवक्षेपण रिएक्टर के संचालन प्राचल। Proc. 5. WCPT, Orlando Fl., 23.–27. April 2006.
अल्ट्रासोनिक अवक्षेपण के बारे में अधिक जानने के लिए यहाँ क्लिक करें!

निकेल पाउडर

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
क्षारीय pH पर पॉलीइलेक्ट्रोलाइट के साथ Ni पाउडर के निलंबन की तैयारी (विलयन को रोकने और सतह पर NiO-समृद्ध रासायनिक प्रजातियों के विकास को बढ़ावा देने के लिए), ऐक्रिलिक-आधारित पॉलीइलेक्ट्रोलाइट और टेट्रामेथिलअमोनियम हाइड्रॉक्साइड (TMAH)।
अनुशंसित उपकरण:
UP200S
संदर्भ/ शोध पत्र:
Mora, M.; Lennikov, V.; Amaveda, H.; Angurel, L. A.; de la Fuente, G. F.; Bona, M. T.; Mayoral, C.; Andres, J. M.; Sanchez-Herencia, J. (2009): संरचनात्मक सिरेमिक टाइलों पर अतिचालक लेपों का निर्माण। Applied Superconductivity 19/ 3, 2009. 3041–3044.

PbS – लेड सल्फाइड नैनोकणों का संश्लेषण

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
कमरे के तापमान पर, 0.151 g लेड एसीटेट (Pb(CH3COO)2.3H2O) और 0.03 g TAA (CH3CSNH2) को 5mL आयनिक द्रव, [EMIM] [EtSO4], और 15mL द्वि-आसुत जल में एक 50mL बीकर में मिलाया गया और इस मिश्रण को UP200S का उपयोग करके 7 min तक अल्ट्रासोनिक विकिरण दिया गया। अल्ट्रासोनिक प्रोब/ सोनोट्रोड S1 की नोक को सीधे अभिक्रिया विलयन में डुबोया गया। बने हुए गहरे भूरे रंग के निलंबन से अवक्षेप अलग करने के लिए अपकेंद्रीकरण किया गया और अभिक्रिया न करने वाले अभिकर्मकों को हटाने के लिए उसे क्रमशः द्वि-आसुत जल और एथेनॉल से दो बार धोया गया। उत्पादों के गुणों पर अल्ट्रासाउंड के प्रभाव की जाँच करने के लिए एक और तुलनात्मक नमूना तैयार किया गया, जिसमें अभिक्रिया के प्राचल स्थिर रखे गए, केवल उत्पाद को अल्ट्रासोनिक विकिरण की सहायता के बिना 24 h तक लगातार हिलाकर तैयार किया गया।
PbS नैनोकणों को तैयार करने के लिए कमरे के तापमान पर जलीय आयनिक द्रव में अल्ट्रासाउंड-सहायित संश्लेषण प्रस्तावित किया गया। कमरे के तापमान पर होने वाली यह पर्यावरण के लिए अहानिकर हरित विधि तीव्र और टेम्पलेट-मुक्त है, जिससे संश्लेषण का समय उल्लेखनीय रूप से कम होता है और जटिल संश्लेषण प्रक्रियाओं से बचा जा सकता है। इस प्रकार तैयार नैनोक्लस्टर 3.86 eV का अत्यधिक नीला विस्थापन दिखाते हैं, जिसका कारण कणों का बहुत छोटा आकार और क्वांटम परिबंधन प्रभाव हो सकता है।
अनुशंसित उपकरण:
UP200S
संदर्भ/ शोधपत्र:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): जलीय [EMIM][EtSO4] आयनिक द्रव में अल्ट्रासोनिक विकिरण का उपयोग करके PbS नैनोकणों की सरल और कमरे के तापमान पर तैयारी तथा अभिलक्षणन। Bulletin of Korean Chemical Society 29/ 1, 2008. 53-56.

शुद्ध किए गए नैनोट्यूब

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
इसके बाद शुद्ध किए गए नैनोट्यूबों को 1,2-dichloroethane (DCE) में निलंबित करने के लिए उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासाउंड उपकरण UP400S, 400W, 24 kHz) का स्पंदित मोड (चक्रों) में उपयोग करके सोनिकेशन किया गया, जिससे काले रंग का निलंबन प्राप्त हुआ। इसके बाद समूहित नैनोट्यूबों के बंडलों को 5000 rpm पर 5 मिनट तक अपकेंद्रीकरण करके हटाया गया।
अनुशंसित उपकरण:
UP400S
संदर्भ/ शोधपत्र:
Witte, P. (2008): जैवचिकित्सीय और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए उभयरागी फुलरीन। शोधप्रबंध Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2008.

SAN/CNTs सम्मिश्र

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
SAN मैट्रिक्स में CNTs को परिक्षेपित करने के लिए प्रोब-प्रकार के सोनिकेशन हेतु सोनोट्रोड से सुसज्जित Hielscher UIS250V का उपयोग किया गया। पहले CNTs को लगभग 30 min तक सोनिकेशन करके 50mL आसुत जल में परिक्षेपित किया गया। विलयन को स्थिर करने के लिए, विलयन के ~1% के अनुपात में SDS मिलाया गया। इसके बाद प्राप्त CNTs के जलीय परिक्षेपण को बहुलक निलंबन के साथ मिलाया गया और Heidolph RZR 2051 यांत्रिक विलोडक से 30 min तक मिश्रित किया गया, फिर 30 min तक बार-बार सोनिकेशन किया गया। विश्लेषण के लिए, CNTs की विभिन्न सांद्रताओं वाले SAN परिक्षेपणों को Teflon के साँंचों में ढाला गया और परिवेश के तापमान पर 3–4 दिनों तक सुखाया गया।
अनुशंसित उपकरण:
UIS250v
संदर्भ/ शोधपत्र:
Bitenieks, J.; Meri, R. M.; Zicans, J.; Maksimovs, R.; Vasile, C.; Musteata, V. E. (2012): स्टाइरीन–एक्रिलेट/कार्बन नैनोट्यूब नैनोसम्मिश्र: यांत्रिक, ऊष्मीय और विद्युत गुण। प्रकाशन: Proceedings of the Estonian Academy of Sciences 61/ 3, 2012. 172–177.

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) नैनोपाउडर

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) नैनोपाउडर के समूहों को तोड़ने और उसे पेंट के टेट्रा-हाइड्रोफ्यूरान विलयन में वितरित करने के लिए Hielscher UP200S उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर का उपयोग किया गया, जो निम्न ध्वनिक शक्ति घनत्व पर संचालित था: 80 W/cm². शुरुआत में SiC के कण-समुच्चयों को थोड़े डिटर्जेंट के साथ शुद्ध विलायक में तोड़ा गया, फिर क्रमशः पेंट के अंश मिलाए गए। डिप कोटिंग और सिल्क स्क्रीन प्रिंटिंग के लिए तैयार किए गए नमूनों की पूरी प्रक्रिया में क्रमशः 30 मिनट और 60 मिनट लगे। विलायक को उबलने से बचाने के लिए सोनिकेशन के दौरान मिश्रण को पर्याप्त रूप से ठंडा किया गया। सोनिकेशन के बाद, टेट्राहाइड्रोफ्यूरान को रोटरी वाष्पित्र में वाष्पित किया गया और प्रिंटिंग के लिए उपयुक्त श्यानता प्राप्त करने हेतु मिश्रण में हार्डनर मिलाया गया। डिप कोटिंग के लिए तैयार नमूनों में परिणामी कंपोज़िट की SiC सांद्रता 3% wt थी। सिल्क स्क्रीन प्रिंटिंग के लिए नमूनों के दो बैच तैयार किए गए, जिनमें प्रारंभिक घिसाव और घर्षण परीक्षणों के लिए SiC की मात्रा 1 – 3% wt और घिसाव तथा घर्षण परीक्षणों के परिणामों के आधार पर कंपोज़िटों का सूक्ष्म समायोजन करने के लिए 1.6 – 2.4% wt थी।
अनुशंसित उपकरण:
UP200S
संदर्भ/ शोध पत्र:
Celichowski G.; Psarski M.; Wiśniewski M. (2009): असतत घिसावरोधी नैनोकंपोज़िट पैटर्न वाला प्रत्यास्थ धागा तनावक। Fibres & Textiles in Eastern Europe 17/ 1, 2009. 91–96.

SWNT एकल-भित्ति कार्बन नैनोट्यूब

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
सोनोकेमिकल संश्लेषण: 10 mg SWNT और 30ml 2%MCB विलयन 10 mg SWNT और 30ml 2%MCB विलयन, UP400S सोनिकेशन तीव्रता: 300 W/cm2, सोनिकेशन अवधि: 5h
अनुशंसित उपकरण:
UP400S
संदर्भ/ शोध पत्र:
Koshio, A.; Yudasaka, M.; Zhang, M.; Iijima, S. (2001): सोनिकेशन का उपयोग करके एकल-भित्ति कार्बन नैनोट्यूबों की कार्बनिक पदार्थों के साथ रासायनिक अभिक्रिया कराने का एक सरल तरीका। Nano Letters 1/ 7, 2001. 361–363.

थायोलीकृत SWCNTs

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
25 mg थायोलीकृत SWCNTs (2.1 mmol कार्बन) को 50 mL विआयनीकृत जल में निलंबित करने के लिए 400W अल्ट्रासाउंड प्रोसेसर (UP400S) का उपयोग किया गया। इसके बाद निलंबन को ताज़ा तैयार किए गए Au(NP) विलयन में मिलाया गया और मिश्रण को 1h तक हिलाया गया। Au(NP)-SWCNTs को सूक्ष्मनिस्यंदन (सेल्यूलोज़ नाइट्रेट) द्वारा अलग किया गया और विआयनीकृत जल से अच्छी तरह धोया गया। निस्यंद का रंग लाल था, क्योंकि छोटे Au(NP) (औसत व्यास ≈ 13 nm) फ़िल्टर झिल्ली (रंध्र आकार 0.2μm) से प्रभावी रूप से गुज़र सकते थे।
अनुशंसित उपकरण:
UP400S
संदर्भ/ शोध पत्र:
Jung, A. (2007): कार्बन नैनोट्यूबों पर आधारित कार्यात्मक पदार्थ। शोधप्रबंध Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg 2007.

TiO₂ / पर्लाइट कंपोज़िट

अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोग:
TiO2 /पर्लाइट कंपोज़िट पदार्थ तैयार किए गए। शुरुआत में, 5 mL टाइटेनियम आइसोप्रोपॉक्साइड (TIPO), Aldrich 97%, को 40 mL एथेनॉल, Carlo Erba, में घोला गया और 30 मिनट तक हिलाया गया। फिर, 5 g पर्लाइट मिलाया गया और परिक्षेपण को 60 मिनट तक हिलाया गया। मिश्रण को और समांगीकृत करने के लिए अल्ट्रासाउंड टिप सोनिकेटर UIP1000hd का उपयोग किया गया। 2 मिनट की सोनिकेशन अवधि में कुल 1 Wh ऊर्जा दी गई। अंत में, 100 mL निलंबन प्राप्त करने के लिए स्लरी को एथेनॉल से तनु किया गया और प्राप्त द्रव को पूर्वगामी विलयन (PS) नाम दिया गया। तैयार PS फ्लेम स्प्रे पायरोलिसिस प्रणाली द्वारा प्रसंस्करण के लिए तैयार था।
अनुशंसित उपकरण:
UIP1000hd
संदर्भ/ शोध पत्र:
Giannouri, M.; Kalampaliki, Th.; Todorova, N.; Giannakopoulou,T.; Boukos, N.; Petrakis, D.; Vaimakis, T.; Trapalis, C. (2013): फ्लेम स्प्रे पायरोलिसिस द्वारा TiO2/पर्लाइट कंपोज़िटों का एक-चरणीय संश्लेषण और उनका प्रकाश-उत्प्रेरकीय व्यवहार। International Journal of Photoenergy 2013.

द्रवों में संचारित शक्तिशाली अल्ट्रासाउंड तीव्र कैविटेशन उत्पन्न करता है। अत्यंत प्रबल कैविटेशन प्रभाव महीन पाउडर की ऐसी स्लरी बनाते हैं जिनमें कणों का आकार सबमाइक्रॉन और नैनो परास में होता है। इसके अतिरिक्त, कणों का सतह क्षेत्र सक्रिय हो जाता है। माइक्रोजेट और आघात तरंगों के प्रहार तथा कणों के आपसी टकराव ठोसों की रासायनिक संरचना और भौतिक आकारिकी पर पर्याप्त प्रभाव डालते हैं, जिससे कार्बनिक बहुलकों और अकार्बनिक ठोसों, दोनों की रासायनिक अभिक्रियाशीलता नाटकीय रूप से बढ़ सकती है।

“ढहते हुए बुलबुलों के भीतर की चरम परिस्थितियाँ अत्यधिक अभिक्रियाशील रासायनिक प्रजातियाँ उत्पन्न करती हैं, जिनका उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, बिना आरंभक मिलाए बहुलकीकरण शुरू करने के लिए। एक अन्य उदाहरण के रूप में, उच्च क्वथनांक वाले विलायकों में वाष्पशील कार्बधात्विक पूर्वगामियों का सोनोकेमिकल अपघटन उच्च उत्प्रेरकीय सक्रियता वाले विभिन्न रूपों के नैनोसंरचित पदार्थ उत्पन्न करता है। नैनोसंरचित धातुएँ, मिश्रधातुएँ, कार्बाइड और सल्फाइड, नैनोमीटर आकार के कोलॉइड तथा नैनोसंरचित समर्थित उत्प्रेरक, सभी इस सामान्य विधि से तैयार किए जा सकते हैं।”

[Suslick/ Price 1999: 323]

साहित्य/संदर्भ

• Suslick, K. S.; Price, G. J. (1999): पदार्थ रसायन विज्ञान में अल्ट्रासाउंड के अनुप्रयोग। Annu. Rev. Mater. Sci. 29, 1999. 295–326.
• Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): आशाजनक प्रकाशचालकता वाला परत-वियोजित CrPS4. Small खंड 16, अंक 1. January 9, 2020.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): आणविक क्रिस्टलों का सोनोफ्रैगमेंटेशन. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): नैनोमीटर स्तर के हाइड्रॉक्सीएपेटाइट जैव-सिरेमिक के निर्माण में तापीय और अल्ट्रासोनिक प्रभाव. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.