Նանո-արծաթի սինթեզ մեղրով և ուլտրաձայնային միջոցներով
Նանո-արծաթն իր հակաբակտերիալ հատկությունների համար օգտագործվում է բժշկության և նյութագիտության մեջ նյութերը ամրապնդելու համար: Ultrasonication-ը թույլ է տալիս արագ, արդյունավետ, անվտանգ և շրջակա միջավայրի համար մաքուր արծաթի գնդաձև նանոմասնիկների սինթեզ ջրի մեջ: Ուլտրաձայնային նանոմասնիկների սինթեզը հեշտությամբ կարելի է չափել փոքրից մինչև մեծ արտադրություն:
Կոլոիդային նանո-արծաթի ուլտրաձայնային օգնությամբ սինթեզ
Սոնոքիմիական սինթեզը, որը վերաբերում է ուլտրաձայնային ճառագայթման միջոցով հեշտացված քիմիական ռեակցիաներին, լայնորեն կիրառվող մեթոդ է նանոմասնիկների արտադրության համար: Դրանք ներառում են արծաթ, ոսկի, մագնիտիտ, հիդրօքսիապատիտ, քլորոքին, պերովսկիտ, լատեքս և շատ այլ նանո-նյութեր:
Ուլտրաձայնային խոնավ-քիմիական սինթեզ
Արծաթի նանոմասնիկներ արտադրելու համար մշակվել են սինթեզի բազմաթիվ ուղիներ՝ ուլտրաձայնային օգնությամբ: Հատկանշական մեթոդից մեկն օգտագործում է մեղրը որպես նվազեցնող և ծածկող միջոց: Մեղրի բաղադրիչները, ինչպիսիք են գլյուկոզան և ֆրուկտոզան, սինթեզի գործընթացում այս դերերում գործում են սիներգիկ:
Նանոմասնիկների սինթեզի շատ մեթոդների նման, նանո-արծաթի ուլտրաձայնային սինթեզը պատկանում է թաց քիմիայի կատեգորիային: Գործընթացը սկսվում է լուծույթում արծաթի նանոմասնիկների միջուկացումից: Ձայնավորման ընթացքում արծաթի պրեկուրսոր (օրինակ՝ արծաթի նիտրատ (AgNO3), կամ արծաթի պերքլորատ (AgClO4)) նվազեցվում է վերականգնող նյութի, օրինակ՝ մեղրի առկայության դեպքում, կոլոիդ արծաթ ստանալու համար։
Արծաթի ուլտրաձայնային միջուկացման և աճի մեխանիզմ
Միջուկավորման սկզբնական փուլ. Քանի որ լուծված արծաթի իոնների կոնցենտրացիան մեծանում է, մետաղական արծաթի իոնները սկսում են կապվել՝ ձևավորելով փոքր կլաստերներ։ Այս փուլում այդ կլաստերները էներգետիկ առումով անկայուն են էներգիայի բացասական հաշվեկշռի պատճառով։ Նոր մակերեսներ ստեղծելու համար պահանջվող էներգիան գերազանցում է լուծված արծաթի կոնցենտրացիան նվազեցնելու արդյունքում ստացված էներգիան:
- Կրիտիկական շառավիղ. Երբ կլաստերը հասնում է որոշակի չափի (կրիտիկական շառավիղ), գործընթացը դառնում է էներգետիկ բարենպաստ՝ կայունացնելով կլաստերը: Այս կայունությունը թույլ է տալիս կլաստերին հանդես գալ որպես միջուկ հետագա աճի համար:
- Աճի փուլ. Աճման ընթացքում արծաթի լրացուցիչ ատոմները ցրվում են լուծույթի միջով և միանում աճող նանոմասնիկի մակերեսին։ Աճը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև լուծված արծաթի կոնցենտրացիան իջնի միջուկացման շեմից ցածր՝ կանգնեցնելով նոր միջուկների ձևավորումը։
- Դիֆուզիոն և ավարտում. Մնացած լուծարված արծաթը ներառվում է գոյություն ունեցող նանոմասնիկների մեջ՝ ավարտելով գործընթացը:
Sonication-ը արագացնում է զանգվածի փոխանցումը, մասնավորապես թրջման և դիֆուզիոն գործընթացները, ինչը հանգեցնում է ավելի արագ միջուկացման և վերահսկվող աճի: Ճշգրիտ կարգավորելով ձայնային արտանետման պարամետրերը, ինչպիսիք են ինտենսիվությունը և տևողությունը, նանոմասնիկների չափը, աճի արագությունը և ձևը կարելի է լավ կարգավորել: Այս ճշգրիտ հսկողությունը ապահովում է նանոմասնիկների հետևողական կառուցվածք՝ հարմարեցված հատուկ կիրառությունների համար:
Ուլտրաձայնային օգնությամբ սինթեզը առանձնանում է որպես արդյունավետ, մասշտաբային և կանաչ քիմիայի մոտեցում՝ հստակ սահմանված հատկություններով նանո-արծաթ արտադրելու համար, ինչը նշանակալի առավելություններ է առաջարկում հետազոտությունների և արդյունաբերության տարբեր կիրառությունների համար:
Sonication-ը հեշտացնում է փոքր արծաթի նանոմասնիկների արագ, կանաչ սինթեզը՝ նեղ չափի բաշխմամբ:
- պարզ մեկ կաթսա ռեակցիա
- Անվտանգ
- արագ գործընթաց
- ցածր գին
- գծային մասշտաբայնություն
- բնապահպանական, կանաչ քիմիա
UP400 Փ – 400 Վտ հզորությամբ հզոր ուլտրաձայնային սարք՝ նանո-մասնիկների սոնոքիմիական սինթեզի համար
Ուլտրաձայնային նանո-արծաթի սինթեզի դեպքի ուսումնասիրություն
Ուսումնասիրությունը վերնագրված է “Արծաթի նանոմասնիկների մեղրի վրա հիմնված և ուլտրաձայնային օգնությամբ սինթեզ և դրանց հակաբակտերիալ գործունեությունը” Օսկուեի և այլոց կողմից: (2016) ուսումնասիրում է արծաթի նանոմասնիկների (Ag-NPs) սինթեզման պարզ և էկոլոգիապես մաքուր մեթոդ՝ օգտագործելով բնական մեղրը՝ որպես նվազեցնող և կայունացնող միջոց: Գործընթացը, որը ներառում է արծաթի նիտրատի (AgNO3) նվազեցում ուլտրաձայնային ճառագայթման տակ, բնութագրվում է տարբեր պարամետրերով, ներառյալ արծաթի իոնի կոնցենտրացիան, մեղրի կոնցենտրացիան և ձայնային արձակման ժամանակը: Ստացված Ag-NP-ներն ունեն մոտ 11,8 նմ միջին չափ և ցուցադրում են հակաբակտերիալ հատկություններ պաթոգեն բակտերիաների դեմ, ինչպիսիք են Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa և E. coli:
Ուսումնասիրությունը ընդգծում է մեղրի օգտագործման առավելությունները նանոմասնիկների սինթեզում՝ ընդգծելով դրա կանաչ, էժան և ոչ թունավոր բնույթը: Հեղինակները ցույց են տալիս, որ Ag-NP-ների չափը և ելքը կարելի է վերահսկել՝ կարգավորելով ռեակցիայի պարամետրերը, ինչպիսիք են արծաթի կոնցենտրացիան, մեղրի պարունակությունը և ձայնային ազդեցության տևողությունը: Ցույց է տրվել, որ սինթեզված Ag-NP-ներն օժտված են արդյունավետ հակաբակտերիալ ակտիվությամբ, մասնավորապես E. coli-ի և S. aureus-ի դեմ, նվազագույն արգելակող կոնցենտրացիաներով (MIC) մոտավորապես 19,46 ppm: Այս մեթոդը ներկայացնում է Ag-NP-ների պոտենցիալ կիրառություն բժշկական ոլորտներում, ներառյալ վերքերի ապաքինումը և վարակների վերահսկումը:
- Նյութեր: արծաթի նիտրատ (AgNO3որպես արծաթի նախադրյալ; մեղրը որպես ծածկող / նվազեցնող նյութ; ջուր
- Ուլտրաձայնային սարք. Զոնդի տիպի sonicator UP400St
Ուլտրաձայնային սինթեզի արձանագրություն
Արծաթի կոլոիդային նանոմասնիկները սինթեզելու լավագույն պայմանները գտնվել են հետևյալը. Համառոտ, 20 մլ արծաթի նիտրատի լուծույթ (0.3 Մ) մեղր պարունակող (20 wt%) ենթարկվել է բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ճառագայթման շրջակա միջավայրի պայմաններում 30 րոպե: Ultrasonication-ը իրականացվել է զոնդային տիպի ուլտրաձայնային UP400S (400W, 24 kHz) միջոցով՝ անմիջապես ընկղմված ռեակցիայի լուծույթի մեջ:
Սննդային մեղրն օգտագործվում է որպես ծածկող/կայունացնող և նվազեցնող միջոց, որը դարձնում է միջուկային ջրային լուծույթը և նստվածքային նանոմասնիկները մաքուր և անվտանգ բազմակի կիրառման համար:
Քանի որ ուլտրաձայնային ժամանակն ավելանում է, արծաթի նանոմասնիկները դառնում են ավելի փոքր, և դրանց կոնցենտրացիան ուժեղանում է:
Մեղրի ջրային լուծույթում ուլտրաձայնային ախտահանումը առանցքային գործոն է, որն ազդում է արծաթի նանո-մասնիկների ձևավորման վրա: Sonication պարամետրերը, ինչպիսիք են ամպլիտուդը, ժամանակը և շարունակական ընդդեմ պուլսացիոն ուլտրաձայնը, հիմնական գործոններն են, որոնք թույլ են տալիս վերահսկել արծաթի նանո-մասնիկների չափը և քանակը:
Օպտիմալ պայմաններում սինթեզված Ag-NP-ների մասնիկների չափերի բաշխումը. արծաթի կոնցենտրացիաներ (0,3 մ), մեղրի կոնցենտրացիաներ (20 wt%) և ուլտրաձայնային ճառագայթման ժամանակներ (30 րոպե)
նկարի աղբյուրը՝ ©Oskuee et al. 2016թ
Արծաթի նանոմասնիկների ուլտրաձայնային սինթեզի արդյունք
Ուլտրաձայնային ձևով խթանված, մեղրով միջնորդավորված սինթեզը Sonicator UP400St-ի հետ հանգեցրել է արծաթի գնդաձև նանո-մասնիկների (Ag-NPs)՝ մոտ 11,8 նմ մասնիկների միջին չափով: Արծաթի նանո-մասնիկների ուլտրաձայնային սինթեզը պարզ և արագ մեկ կաթսայի մեթոդ է: Ջրի և մեղրի օգտագործումը որպես նյութ, ռեակցիան դարձնում է ծախսարդյունավետ և բացառիկ էկոլոգիապես մաքուր:
Ուլտրաձայնային սինթեզի ներկայացված տեխնիկան՝ օգտագործելով մեղրը որպես նվազեցնող և ծածկող միջոց, կարող է տարածվել այլ ազնիվ մետաղների վրա, ինչպիսիք են ոսկին, պալադիումը և պղինձը, որն առաջարկում է տարբեր լրացուցիչ կիրառումներ՝ բժշկությունից մինչև արդյունաբերություն:
Օպտիմալ պայմաններում սինթեզված Ag-NP-ների մասնիկների չափերի բաշխումը. արծաթի կոնցենտրացիաները (0,3 մ), մեղրի կոնցենտրացիաները (20 wt%) և ուլտրաձայնային ճառագայթման ժամանակը (30 րոպե)
Ուսումնասիրություն և նկար՝ ©Oskuee et al. 2016թ
Ազդեցություն միջուկի և մասնիկների չափի միջոցով Sonication
Ուլտրաձայնը հնարավորություն է տալիս արտադրել նանո-մասնիկներ, ինչպիսիք են արծաթի նանո-մասնիկները, որոնք հարմարեցված են պահանջներին: Sonication-ի երեք ընդհանուր տարբերակները կարևոր ազդեցություն ունեն արդյունքի վրա.
Նախնական Sonication: Գերհագեցած լուծույթի վրա ուլտրաձայնային ալիքների կարճ կիրառումը կարող է սկիզբ դնել միջուկների սերմանմանը և ձևավորմանը: Քանի որ sonication-ը կիրառվում է միայն սկզբնական փուլում, բյուրեղների հետագա աճը շարունակվում է անխոչընդոտ, ինչը հանգեցնում է ավելի մեծ բյուրեղների:
Շարունակական Sonication: Գերհագեցած լուծույթի շարունակական ճառագայթումը հանգեցնում է փոքր բյուրեղների, քանի որ չդադարեցված ուլտրաձայնային ազդեցությունը ստեղծում է բազմաթիվ միջուկներ, ինչը հանգեցնում է բազմաթիվ փոքր բյուրեղների աճի:
Իմպուլսային Sonication: Իմպուլսային ուլտրաձայնային հետազոտություն նշանակում է ուլտրաձայնի կիրառում որոշակի ընդմիջումներով: Ուլտրաձայնային էներգիայի ճշգրիտ վերահսկվող ներդրումը թույլ է տալիս ազդել բյուրեղների աճի վրա՝ համապատասխան բյուրեղային չափս ստանալու համար:
Նանոմասնիկների սինթեզի համար բարձրորակ ուլտրաձայնային սարքեր
Hielscher Ultrasonics-ն առաջարկում է բարձր հզորությամբ, հուսալի ուլտրաձայնային պրոցեսորներ, որոնք նախատեսված են առաջադեմ սոնոքիմիական ծրագրերի համար, ներառյալ սոնոսինթեզը և սոնո-կատալիզը: Ուլտրաձայնային խառնումը և ցրումը զգալիորեն մեծացնում են զանգվածի փոխանցումը, նպաստում ատոմների կլաստերների թրջմանը և հեշտացնում դրանց հետագա միջուկացումը՝ հանգեցնելով նանոմասնիկների արդյունավետ տեղումների: Ուլտրաձայնային սինթեզը ճանաչվում է որպես պարզ, ծախսարդյունավետ, կենսահամատեղելի, վերարտադրվող, արագ և անվտանգ մեթոդ՝ բարձրորակ նանոնյութերի արտադրության համար: (Կարդացեք ավելին Պերովսկիտի սոնոքիմիական սինթեզի մասին և ZnO նանոկառուցվածքներ:)
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը նախագծված են ճշգրիտ հսկողության համար, ինչը հնարավորություն է տալիս օպտիմալ պայմաններ ստեղծել նանոնյութերի միջուկացման և աճի համար: Այս թվային սարքերն ունեն խելացի ծրագրակազմ, գունավոր սենսորային էկրան և ինտուիտիվ ընտրացանկ՝ անվտանգ և հարմարավետ շահագործման համար: Բացի այդ, դրանք գալիս են ներկառուցված SD քարտի վրա տվյալների ավտոմատ ձայնագրմամբ՝ ապահովելով գործընթացի անխափան փաստաթղթավորում:
Համակարգերի համապարփակ տեսականիով՝ լաբորատոր օգտագործման համար նախատեսված կոմպակտ 50 վտ հզորությամբ ձեռքի ուլտրաձայնային սարքերից մինչև 16000 վտ հզորությամբ արդյունաբերական հզոր համակարգեր, Hielscher-ը ապահովում է իդեալական ուլտրաձայնային լուծում յուրաքանչյուր կիրառման համար: Նախագծված երկարակեցության համար՝ Hielscher ուլտրաձայնային սարքավորումը կառուցված է շարունակաբար աշխատելու ծանր աշխատանքային պայմաններում, նույնիսկ պահանջկոտ միջավայրերում՝ ապահովելով հուսալի կատարում 24/7:
Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորությունը.
| Խմբաքանակի ծավալը | Հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1-ից 500 մլ | 10-ից 200 մլ / րոպե | UP100H |
| 10-ից 2000 մլ | 20-ից 400 մլ / րոպե | UP200Ht, UP400 Փ |
| 0.1-ից 20լ | 0.2-ից 4լ/րոպե | UIP2000hdT |
| 10-ից 100 լ | 2-ից 10 լ / րոպե | UIP4000hdT |
| ԱԺ | 10-ից 100 լ / րոպե | UIP16000 |
| ԱԺ | ավելի մեծ | կլաստերի UIP16000 |
Կապ մեզ հետ: / Հարցրեք մեզ:
Նանոմասնիկների սինթեզի ավանդական մեթոդների և կանաչ սինթեզի մեթոդների համեմատություն:
Արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսոր UIP16000 (16 կՎտ) արծաթի նանոմասնիկների լայնածավալ սինթեզի համար։
Գրականություն/Հղումներ
- Reza Kazemi Oskuee, Azhar Banikamali, Bibi Sedigheh Fazly Bazzaz, Hasan Ali Hosseini, 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.
- Eranga Roshan Balasooriya et al. (2017): Honey Mediated Green Synthesis of Nanoparticles: New Era of Safe Nanotechnology. Journal of Nanomaterials Volume 2017.
- D. Madhesh, S. Kalaiselvam (2014): Experimental Analysis of Hybrid Nanofluid as a Coolant. Procedia Engineering, Volume 97, 2014. 1667-1675.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Որոնք են արծաթի նանո-մասնիկները:
Արծաթի նանո-մասնիկները արծաթի մասնիկներ են, որոնց չափերը 1 նմ-ից մինչև 100 նմ են: Արծաթի նանոմասնիկները ունեն չափազանց մեծ մակերես, ինչը թույլ է տալիս կոորդինացնել մեծ թվով լիգանդներ:
Արծաթի նանոմասնիկներն առաջարկում են եզակի օպտիկական, էլեկտրական և ջերմային հատկություններ, ինչը նրանց դարձնում է շատ արժեքավոր նյութագիտության և արտադրանքի զարգացման համար, օրինակ՝ ֆոտոգալվանային, էլեկտրոնիկան, հաղորդիչ թանաքները, կենսաբանական/քիմիական տվիչները:
Մեկ այլ կիրառություն, որն արդեն լայնորեն տարածված է, հակամանրէային ծածկույթների համար արծաթի նանոմասնիկների օգտագործումն է, և շատ տեքստիլներ, ստեղնաշարեր, վերքերի վիրակապեր և կենսաբժշկական սարքեր այժմ պարունակում են արծաթի նանոմասնիկներ, որոնք անընդհատ արձակում են արծաթի իոնների ցածր մակարդակ՝ պաշտպանություն ապահովելով բակտերիաներից: .
Ինչպե՞ս է նանո-արծաթը օգտագործվում տեքստիլում:
Արծաթի նանո-մասնիկները կիրառվում են տեքստիլ արտադրության մեջ, որտեղ Ag-NP-ներն օգտագործվում են կարգավորելի գույներով, հակաբակտերիալ հնարավորություններով և ինքնավերականգնվող գերհիդրոֆոբ հատկություններով բամբակյա գործվածքներ պատրաստելու համար: Արծաթի նանո-մասնիկների հակաբակտերիալ հատկությունը թույլ է տալիս արտադրել գործվածքներ, որոնք քայքայում են բակտերիայից բխող հոտը (օրինակ՝ քրտինքի հոտը):
Ի՞նչ է հակաբակտերիալ ծածկույթը դեղամիջոցի և բժշկական մատակարարման համար:
Արծաթի նանո-մասնիկները ցույց են տալիս հակաբակտերիալ, հակասնկային և հակաօքսիդիչ հատկություններ, ինչը նրանց հետաքրքիր է դարձնում դեղագործական և բժշկական կիրառությունների համար, օրինակ՝ ատամնաբուժական աշխատանքներ, վիրաբուժական կիրառումներ, վերքերի բուժման բուժում և կենսաբժշկական սարքեր: Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ արծաթի նանոմասնիկները (Ag-nPs) արգելակում են բակտերիաների տարբեր շտամների աճն ու բազմացումը, ինչպիսիք են՝ Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Citrobacter koseri, Salmonella typhii, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Klebsiella pneumonia funny. . Հակաբակտերիալ / հակասնկային ազդեցությունը ձեռք է բերվում արծաթի նանո-մասնիկների միջոցով, որոնք ցրվում են բջիջների մեջ և կապում Ag/Ag+ իոնները մանրէաբանական բջիջների բիոմոլեկուլներին այնպես, որ դրանց գործառույթը խաթարվում է:
Ի՞նչ է MIC վերլուծությունը:
MIC (նվազագույն արգելակման կոնցենտրացիա) վերլուծությունը որոշում է նյութի ամենացածր կոնցենտրացիան, ինչպիսին է հակամանրէային նյութը, որն անհրաժեշտ է միկրոօրգանիզմի տեսանելի աճը in vitro արգելակելու համար: Այն սովորաբար իրականացվում է հեղուկ աճի միջավայրում սերիական նոսրացումների միջոցով և ինկուբացիայից հետո բակտերիաների աճի չափման միջոցով: Կարդացեք ավելին այն մասին, թե ինչպես է sonication-ը հեշտացնում բարձր թողունակության MIC վերլուծությունները: