नैनो-सिल्वर का उपयोग अपने एंटी-बैक्टीरियल गुणों के लिए चिकित्सा और भौतिक विज्ञान में सामग्री को मजबूत करने के लिए किया जाता है। अल्ट्रासोनिकेशन पानी में गोलाकार चांदी नैनोकणों के तेजी से, प्रभावोत्पादक, सुरक्षित और पर्यावरण के अनुकूल संश्लेषण के लिए अनुमति देता है। अल्ट्रासोनिक नैनोपार्टिकल संश्लेषण को छोटे से बड़े उत्पादन तक आसानी से बढ़ाया जा सकता है।

कोलॉयडल नैनो-सिल्वर का अल्ट्रासोनिक-असिस्टेड संश्लेषण

सोनोकेमिकल संश्लेषण, जो अल्ट्रासोनिक विकिरण के तहत सिंथेटिक प्रतिक्रियाएं हैं, व्यापक रूप से चांदी, सोना, मैग्नेटाइट जैसे नैनोकणों का उत्पादन करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, हाइड्रॉक्सियापटाइट, क्लोरोक्वीन, पेरोवस्काइट, लाटेकस और कई अन्य नैनो सामग्री।

अल्ट्रासोनिक वेट-केमिकल संश्लेषण

चांदी नैनो कणों के लिए, कई अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त संश्लेषण मार्गों को जाना जाता है। नीचे, शहद को कम करने और लिगामेंट कैपिंग एजेंटों के रूप में उपयोग करने वाला एक अल्ट्रासोनिक संश्लेषण मार्ग प्रस्तुत किया जाता है। ग्लूकोज और फ्रक्टोज जैसे शहद घटक संश्लेषण प्रक्रिया में एजेंट को कैपिंग और कम करने दोनों के रूप में अपनी भूमिका के लिए जिम्मेदार हैं।
नैनोपार्टिकल संश्लेषण के लिए सबसे आम तरीकों की तरह, अल्ट्रासोनिक नैनो-सिल्वर संश्लेषण गीले रसायन शास्त्र की श्रेणी में भी आता है। अल्ट्रासोनिकेशन एक समाधान के भीतर चांदी नैनो कणों के नाभिक को बढ़ावा देता है। अल्ट्रासोनिक रूप से प्रचारित नाभिक तब होता है जब चांदी का अग्रदूत (चांदी आयन परिसर), जैसे चांदी नाइट्रेट (AgNO)₃) या चांदी परक्लोरेट (AgClO₄), शहद जैसे कम करने वाले एजेंट की उपस्थिति में कोलॉयडल चांदी में कम हो जाता है। इस शर्त के तहत कि समाधान में चांदी आयनों की एकाग्रता पर्याप्त बढ़ जाती है, घुलित धातु चांदी आयन एक साथ बांधते हैं और एक स्थिर सतह बनाते हैं। जब चांदी आयनों का क्लस्टर अभी भी छोटा होता है, तो नकारात्मक ऊर्जा संतुलन के कारण यह एक ऊर्जावान प्रतिकूल स्थिति है। नकारात्मक ऊर्जा संतुलन तब से होता है जब से घुलित चांदी के कणों की एकाग्रता कम होने से प्राप्त ऊर्जा एक नई सतह बनाकर खर्च की गई ऊर्जा से कम होती है।
जब क्लस्टर महत्वपूर्ण त्रिज्या तक पहुंचता है, जो बात है जब यह ऊर्जावान अनुकूल हो जाता है, यह काफी स्थिर करने के लिए विकसित करने के लिए जारी है । विकास चरण के दौरान, अधिक चांदी के परमाणु समाधान के माध्यम से फैलाना और सतह से देते हैं। जब भंग परमाणु चांदी की एकाग्रता एक निश्चित बिंदु तक कम हो जाती है, तो नाभिक सीमा तक पहुंच जाता है ताकि परमाणु एक स्थिर नाभिक बनाने के लिए लंबे समय तक एक साथ नहीं बांध सकते हैं। इस नाभिक सीमा पर, नए नैनोकणों का विकास समाप्त हो जाता है, और शेष भंग चांदी समाधान में बढ़ते नैनोकणों में प्रसार द्वारा अवशोषित हो जाती है।
सोनिकेशन मास ट्रांसफर को बढ़ावा देता है, यानी क्लस्टर्स का गीला होना, जिसके परिणामस्वरूप तेजी से नाभिक होता है। ठीक नियंत्रित सोनिकेशन द्वारा, नैनो-कण संरचनाओं की वृद्धि दर, आकार और आकार निर्धारित किया जा सकता है।
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नैनोपार्टिकल संश्लेषण के पारंपरिक तरीकों और हरे संश्लेषण विधियों की तुलना।

अल्ट्रासोनिक नैनो-सिल्वर संश्लेषण का केस स्टडी

सामग्री: सिल्वर नाइट्रेट (AgNO₃) चांदी के अग्रदूत के रूप में; कैपिंग/एजेंट को कम करने के रूप में शहद; पानी
अल्ट्रासोनिक डिवाइस: UP400St

अल्ट्रासोनिक संश्लेषण प्रोटोकॉल

कोलॉयडल सिल्वर नैनोकणों को संश्लेषित करने के लिए सर्वोत्तम स्थितियां निम्नलिखित पाई गईं: प्राकृतिक शहद द्वारा मध्यस्थता किए गए अल्ट्रासोनिकेशन के तहत चांदी नाइट्रेट को कम करना। संक्षेप में, 20 मिलीलीटर चांदी नाइट्रेट समाधान (0.3 एम) जिसमें शहद (20 डब्ल्यूटी%) 30 मिन के लिए परिवेश की स्थिति के तहत उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड विकिरण के संपर्क में था । अल्ट्रासोनिकेशन एक जांच प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर के साथ किया गया था UP400S (400W, 24 kHz) प्रतिक्रिया समाधान में सीधे डूबे।

एएजी-एनपीएस का कण आकार वितरण इष्टतम परिस्थितियों में संश्लेषित; चांदी सांद्रता (0.3 एम), शहद सांद्रता (20 wt%), और अल्ट्रासोनिक विकिरण समय (30 min)
चित्र स्रोत: Oskuee एट अल २०१६

खाद्य ग्रेड शहद कैपिंग/स्थिर और एजेंट को कम करने के रूप में प्रयोग किया जाता है, जो जलीय नाभिक समाधान और उपजी नैनोकणों को कई गुना अनुप्रयोगों के लिए साफ और सुरक्षित बनाता है ।
जैसे-जैसे अल्ट्रासोनिकेशन समय बढ़ता है, चांदी के नैनोकण छोटे हो जाते हैं और उनकी एकाग्रता बढ़ती है।
जलीय शहद समाधान में, अल्ट्रासोनिकेशन एक महत्वपूर्ण कारक है जो चांदी के नैनो कणों के गठन को प्रभावित करता है। आयाम, समय और निरंतर बनाम स्पंदन अल्ट्रासाउंड जैसे सोनिकेशन पैरामीटर प्रमुख कारक हैं जो चांदी के नैनो-कणों के आकार और मात्रा को नियंत्रित करने की अनुमति देते हैं।

सिल्वर नैनोकणों के अल्ट्रासोनिक संश्लेषण का परिणाम

अल्ट्रासोनिक रूप से प्रचारित, शहद-मध्यस्थता संश्लेषण के साथ UP400St गोलाकार चांदी नैनो कणों (एजी-एनपीएस) के परिणामस्वरूप लगभग 11.8 एनएम के औसत कण आकार के साथ। चांदी के नैनो कणों का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण एक सरल और तेजी से एक बर्तन विधि है। सामग्री के रूप में पानी और शहद का उपयोग, प्रतिक्रिया लागत प्रभावी और असाधारण पर्यावरण के अनुकूल बनाता है ।
शहद को कम करने और कैपिंग एजेंट के रूप में उपयोग करने वाली अल्ट्रासोनिक संश्लेषण की प्रस्तुत तकनीक को सोने, पैलेडियम और तांबा जैसी अन्य महान धातुओं तक बढ़ाया जा सकता है, जो दवा से उद्योग में विभिन्न अतिरिक्त अनुप्रयोग प्रदान करता है।

टेम छवि (ए) और इसके कण आकार वितरण (बी) एजी-एनपीएस के इष्टतम परिस्थितियों में संश्लेषित ।

सोनिकेशन द्वारा नाभिक और कण आकार को प्रभावित करना

अल्ट्रासाउंड आवश्यकताओं के अनुरूप चांदी के नैनो कणों जैसे नैनो कणों के उत्पादन के लिए सक्षम बनाता है। सोनिकेशन के तीन सामान्य विकल्पों का आउटपुट पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है:
प्रारंभिक Sonication: एक सुपरसैचुरेटेड समाधान के लिए अल्ट्रासाउंड तरंगों का छोटा अनुप्रयोग नाभिक के सीडिंग और गठन की शुरुआत कर सकता है। चूंकि प्रारंभिक चरण के दौरान केवल सोनिकेशन लागू किया जाता है, बाद में क्रिस्टल विकास बेरोकटोक होता है जिसके परिणामस्वरूप बड़े क्रिस्टल होते हैं।
सतत Sonication: सुपरसैचुरेटेड समाधान के निरंतर विकिरण के परिणामस्वरूप छोटे क्रिस्टल होते हैं क्योंकि अनअप्रल अल्ट्रासोनिकेशन बहुत सारे नाभिक बनाता है जिसके परिणामस्वरूप कई छोटे क्रिस्टल का विकास होता है।
स्पंदित sonication: स्पंदित अल्ट्रासाउंड का अर्थ है निर्धारित अंतराल में अल्ट्रासाउंड का आवेदन। अल्ट्रासोनिक ऊर्जा का एक सटीक नियंत्रित इनपुट एक सिलवाया क्रिस्टल आकार प्राप्त करने के लिए क्रिस्टल विकास को प्रभावित करने की अनुमति देता है।

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