Լյումինեսցենտային նանոմասնիկների ուլտրաձայնային սինթեզ
Արհեստականորեն սինթեզված լյումինեսցենտային նանոմասնիկները և քվանտային կետերը առաջացել են որպես փոխակերպող նյութեր՝ բազմակողմանի կիրառություններով, որոնք ներառում են էլեկտրաօպտիկա, օպտիկական տվյալների պահպանում, կենսաքիմիական վերլուծություն և առաջադեմ բժշկական ախտորոշում: Ավանդական սինթեզի մեթոդները հաճախ պայքարում են մասնիկների կայուն չափի, կոլոիդային կայունության և բարձր քվանտային ելքի հասնելու համար, հատկապես արդյունաբերական մասշտաբներով: Ուլտրաձայնային սինթեզը (սոնոքիմիական սինթեզ) շատ արդյունավետ և հուսալի այլընտրանք է, որն առաջարկում է պարզ, անվտանգ, վերարտադրելի և հեշտությամբ մասշտաբային մոտեցում բարձրորակ լյումինեսցենտային նանոնյութերի արտադրության համար:
Լյումինեսցենտային նանո մասնիկների ուլտրաձայնային պատրաստում
Կիրառելով հզոր ուլտրաձայնային հեղուկների և ցեխերի վրա՝ ուլտրաձայնային ալիքները առաջացնում են ինտենսիվ տեղայնացված կտրող ուժեր և միկրո-շիթեր, որոնք ճշգրտորեն վերահսկում են միջուկացումը և աճի դինամիկան՝ առաջացնելով մոնոդիսպերսային նանոմասնիկներ՝ գերազանց օպտիկական հատկություններով: Օրինակ՝ բնական պրեկուրսորների, օրինակ՝ գլյուկոզայի մեկ քայլով ուլտրաձայնային բուժումը առաջացնում է չափազանց փոքր, ջրում լուծվող ածխածնային նանոմասնիկներ, որոնք ցուցադրում են վառ տեսանելիից մոտ ինֆրակարմիր ֆոտոլյումինեսցենտություն, ուժեղ վերափոխման հնարավորություններ և գերազանց երկարաժամկետ կայունություն՝ առանց թունավոր մետաղական միջուկների: Նմանապես, ուլտրաձայնային ազդեցությունը վերահսկվող տեղումների հետ համատեղելը հնարավորություն է տալիս արտադրել կայուն, չհամախմբվող օրգանական պորֆիրին նանոմասնիկներ, որոնք ցուցադրում են ֆլյուորեսցենցիայի ուժեղացված լուծաչափը և զգալի բաթոքրոմային տեղաշարժեր իրենց կլանման սպեկտրում: Սինթեզից դուրս, ուլտրաձայնը մնում է նախընտրելի տեխնիկան նանո-կախոցների հուսալի ցրման և ապագլոմերացիայի համար, միաժամանակ հեշտացնելով մակերեսի նուրբ ֆունկցիոնալացումը և փոփոխումը: Մեղմ, էկոլոգիապես մաքուր պայմաններում աշխատելու իր ունակության հետ զուգակցված՝ ուլտրաձայնային սինթեզը հիմնաքարային տեխնոլոգիա է հաջորդ սերնդի լյումինեսցենտ նանոնյութերի առաջխաղացման համար ինչպես արդյունաբերական, այնպես էլ կենսաբժշկական կիրառություններում:
Ասեք մեզ ձեր ձևակերպման նպատակները – մեր կիրառական մասնագետները կմշակեն հարմարեցված ձայնային լուծույթ, որը առավելագույնի կհասցնի քվանտային ելքը, կապահովի երկարաժամկետ կոլոիդային կայունությունը և անխափան կերպով ինտեգրվում է ձեր առկա արտադրական գծին:
Sonicator UP400St: Սինթեզեք լյումինեսցենտային նանոմասնիկներ՝ սինթեզով
Լյումինեսցենտային նանոմասնիկների ուլտրաձայնային պատրաստում
Ultrasonication-ը ապացուցված գործիք է, որը բարելավում է միատեսակ և բարձր բյուրեղային նանոմասնիկների կոլոիդային սինթեզը՝ լյումինեսցենտային հատկություններով, բարձր քվանտային արդյունավետությամբ և կայունությամբ:
Sonication-ը նպաստում է.
- սինթեզ
- ֆունկցիոնալացում
- փոփոխություն
- ցրվածություն
- դեագգլոմերացիա & Խճճվածություն
Ջրում լուծվող ածխածնային նանոմասնիկներ՝ ֆլուորեսցենտային վերափոխումով
Լի et al. (2010) մշակել է բարձր արդյունավետ, մեկ քայլով ուլտրաձայնային սինթեզի մեթոդ՝ անմիջապես գլյուկոզայից մոնոդիսպերսված, ջրում լուծվող լյումինեսցենտ ածխածնի նանոմասնիկներ (CNPs) արտադրելու համար: Կիրառելով ուլտրաձայնային բուժում կամ թթվային կամ ալկալային կատալիզատորի առկայության դեպքում, գործընթացը խթանում է ակուստիկ կավիտացիան՝ առաջացնելու ինտենսիվ հիդրոդինամիկ կտրող ուժեր և տեղայնացված բարձր ճնշման գոտիներ: Այս ուժերը մղում են գլյուկոզայի պոլիմերացման և կարբոնացմանը, հետևելով LaMer-ի դասական միջուկավորման մոդելին, 5 նմ տրամագծով գնդաձև նանոմասնիկներ առաջացնելու համար:
Այս մոտեցման հիմնական առավելությունն այն է, որ ստացված CNP-ները իրենց հիդրոքսիլով հարուստ մակերեսների պատճառով իրենց էությամբ հիդրոֆիլ են, ինչը թույլ է տալիս նրանց ազատորեն ցրվել ջրի մեջ՝ առանց լրացուցիչ մակերևույթի փոփոխությունների կամ թունավոր ծածկող նյութերի պահանջելու: Սա “կանաչ” սինթեզը կտրուկ հակադրվում է ավանդական մետաղի վրա հիմնված քվանտային կետերին, որն առաջարկում է բարձրակարգ ֆոտոկայունություն, կենսահամատեղելիություն և շրջակա միջավայրի անվտանգություն:
Այս գերփոքր CNP-ները օպտիկական առումով ցուցադրում են վառ, կարգավորելի ֆոտոլյումինեսցենտություն տեսանելիից մոտ ինֆրակարմիր (NIR) սպեկտրում: Հատկանշական է, որ նրանք ցուցադրում են ուժեղ վերափոխման ֆլյուորեսցենտություն և կարող են արձակել NIR լույս, երբ հուզված են NIR ճառագայթմամբ, ինչը նրանց շատ հարմար է դարձնում խորը հյուսվածքների կենսաբանական պատկերման և ոչ ինվազիվ ախտորոշման համար: Նանոմասնիկները պահպանում են մոտավորապես 7% քվանտային ելք և պահպանում են իրենց օպտիկական հատկությունները ավելի քան վեց ամիս սենյակային ջերմաստիճանում: Հաշվի առնելով իրենց գերազանց ջրային ցրվածությունը, ցածր թունավորությունը և կայուն ֆլյուորեսցենտությունը՝ CNP-ները խոստումնալից այլընտրանք են հաջորդ սերնդի բիոսենսորների, դեղերի առաքման նպատակային համակարգերի և կենսաբժշկական պատկերման գործակալների համար:
ա) 5 նմ-ից պակաս տրամագծով գլյուկոզայից ստացված CNP-ների TEM պատկերը. (բ), (գ) CNP-ների ցրվածության լուսանկարները ջրում արևի լույսով և ուլտրամանուշակագույն (365 նմ, կենտրոն) լուսավորությամբ, համապատասխանաբար. (դգ) CNP-ների լյումինեսցենտային մանրադիտակային պատկերներ տարբեր գրգռման ներքո՝ d, e, f և g համապատասխանաբար 360, 390, 470 և 540 նմ: [Li et al. 2010]
Sonicator UIP2000hdT ռետինացվող լուսարձակող նանոնշանակիչների արդյունաբերական սինթեզի համար
Լուսարձակող պորպիրին նանոնշանակիչների Սոնո-Սինթեզ
Կաշանի-Մոթլաղ և գործընկերների (2010) հետազոտությունը հաջողությամբ ներկայացրեց մի “ուլտրաձայնային մեթոդ” որը համատեղում է վերահսկվող տեղումները բարձր ինտենսիվության ձայնային արտանետման հետ՝ լյումինեսցենտ օրգանական պորֆիրինի նանոմասնիկներ սինթեզելու համար: Օգտագործելով [tetrakis(para-chlorophenyl)porphyrin] (TClPP) որպես պրեկուրսոր՝ թիմը արտադրել է գնդաձեւ նանոմասնիկներ՝ մոտավորապես 200 նմ միջին տրամագծով: Ուլտրաձայնային էներգիան արդյունավետորեն կանխում է պորֆիրինային քրոմոֆորների ինքնագրեգացումը, ինչը հանգեցնում է կայուն կոլոիդային կասեցման, որը մնում է առանց տեղումների առնվազն 30 օր շրջակա միջավայրի, մութ պայմաններում: Մասնիկները ֆիզիկապես կայունանում են հիդրոֆոբ փոխազդեցությունների, π-π կուտակման և ջրածնային կապի համակցությամբ:
Ultrasonication-ը խորապես ազդում է ստացված նանոմասնիկների ինչպես մորֆոլոգիայի, այնպես էլ օպտիկական բնութագրերի վրա: Որոշիչ օպտիկական հատկանիշը կլանման սպեկտրում զգալի բաթոքրոմային (կարմիր) տեղաշարժն է՝ համեմատած մոնոմերային պորֆիրինի լուծույթի հետ, որը վերագրվում է նանոկառուցվածքի ներսում մոլեկուլային հարթեցմանը և փոփոխված էլեկտրոնային փոխազդեցությանը: Ավելին, լյումինեսցենտային սպեկտրները պահպանում են իրենց սկզբնական ձևը առանց մարելու, բայց ցուցադրում են սպեկտրալ լուծաչափը:
Ուլտրաձայնային բուժման տեւողությունը ծառայում է որպես նանոմասնիկների հավաքման կարեւորագույն վերահսկման պարամետր: Ավելի կարճ ձայնային ժամանակները զիջում են մասնիկներ՝ ավելի սուր կլանման գագաթներով և ավելի բարձր մոլային կլանմամբ, ինչը ցույց է տալիս ավելի փոքր, ավելի քիչ ագրեգացված կառուցվածքներ: Ընդհակառակը, ձայնային արձակման ժամանակի երկարացումը մեծացնում է ձևավորված նանոմասնիկների ընդհանուր թիվը՝ միաժամանակ մեծացնելով պորֆիրինի մոլեկուլների ագրեգացման թիվը մեկ մասնիկի համար: Այս կարգավորելի սինթեզի ուղին արժեքավոր ուղի է առաջարկում առաջադեմ օպտիկական սենսորների, օքսիդատիվ ռեակցիաների ֆոտոկատալիզատորների և ֆունկցիոնալ ֆոտոնիկ նյութերի մշակման համար, որոնք գերազանցում են ավանդական մոլեկուլային պորֆիրիններին:
Քաշանի-Մոտլաղի հետազոտական խումբը (2010) գտել է ուլտրաձայնային տեղումների պարզ երթուղի` ֆլյուորեսցենտ պրոֆիրին նանո մասնիկները սինթեզելու համար:
Մագնիսական/լյումինեսցենտ նանոկոմպոզիտների սինթեզ
Ուլտրաձայնային եղանակով օգնում է նանոկոմպոզիտների սինթեզին, որը բաղկացած է մագնիսական նանոմասնիկներից և լյումինեսցենտ քվանտային կետերից (QDs) սիլիցիումի թաղանթով: Այս կոմպոզիտները երկֆունկցիոնալ են, որոնք ունեն ինչպես QD-ների, այնպես էլ մագնիսական նանո մասնիկների առավելությունները: CdS քվանտային կետերը սինթեզվել են հետևյալ ընթացակարգով. Սկզբում 2 մլ միջուկային թաղանթի ենթաշերտը, որը պարունակում է ֆերրոմագնետոհեղուկ և 0,5 մլ 1 մոլ/լ CdS քվանտային կետեր, խառնվել են ուլտրաձայնային խառնման տակ, 2 մլ PTEOS (նախապոլիմերացված) մետրաէթիլօրթոլիտ խառնուրդը, իսկ վերջում ավելացվել է մետրաէթիլօրթոլոզի խառնուրդը: ավելացրել է.
Բացի այդ, ուլտրաձայնային էմուլգացիան թույլ է տալիս պատրաստել նոր բազմագույն բարձր ֆլուորեսցենտային-գերպարամագնիսական նանոմասնիկներ՝ օգտագործելով քվանտային կետեր (QDS) եւ մագնիսիտ նանոմասնիկներ եւ երկկենցաղային պոլի(tertbutyl ակրիլատ-co-էթիլ ակրիլատ-կո-մեթակրիլաթթու) եռաբլոկ կոպոլիմերային ծածկագրման համար:
Հաճախ տրվող հարցեր. Ցերեկային լույսի նանոմասնիկների ուլտրաձայնային սինթեզ
Ինչ առավելություններ ունի ջրէնային սինթեզի օգտագործումը ֆլուորեսցենտ նանոպատիկլերի համար?
Ջրէնային սինթեզը առաջարկում է պարզ, անվտանգ, հաստատուն և բազմապատիկաձեւելի մեթոդ բարձրորակ ֆլուորեսցենտ նանոպատիկլերի արտադրության համար: Հնացած մեթոդների համեմատ, ջրէնայնացումը բարելավում է կոլոիդային սինթեզի գործընթացը, որի արդյունք են միատեսակ, բարձր քրիստալային և բարձր քվանտային արդյունավետություն ու կայունություն ցուցաբերող մասնիկները.
Ինչպես է սոնիկացիան բարելավում ֆլուորեսցենտ նանոպատիկլերի որակը?
Աուլտրաձայնը բարելավում է սինթեզի գործընթացը՝ հեշտացնելով մասնիկների չափի և բաշխման ճշգրիտ վերահսկողությունը: Այն խթանում է մասնիկների պառակտումն ու իրարից բացկլումը, ապահովելով հոմոգեն խառնուրդ: Սա հանգեցնում է նանոսարքերերի, որոնք ունեն գերազանց օպտիկական հատկություններ՝ օրինակ՝ պայծառ և մշտական ֆոտոլյումինեսցիա, և կանխում քրոմոֆորների ինքնաճիշտացումը.
Կարո՞ղ է արդյոք օգտագործվել հիդրոլիզվող ածխածնային նանոսարքերի (CNPs) սինթեզի համար ալտրաձայնային ոտնակը:
Այո: Աուլտրաձայնային սինթեզը թույլ է տալիս “կանաչ,” մի քայլ մեթոդ՝ մոնո-ցրված, ջրում լուծվող ածխածնային նանոմասնիկներ արտադրելու ուղղակիորեն բնական պրեկուրսորներից, ինչպիսիք են գլյուկոզան: Այս CNP-ները հարուստ են հիդրօքսիլային խմբերով, ինչը նրանց դարձնում է բարձր հիդրոֆիլ՝ առանց մակերեսի բարդ փոփոխությունների անհրաժեշտության: Նրանք ցուցադրում են ուժեղ ֆոտոլյումինեսցենտություն տեսանելիից մոտ ինֆրակարմիր (NIR) սպեկտրում և ունեն վերափոխման գերազանց հատկություններ:
Ո՞րն է ուլտրաձայնային ախտահանման դերը պորֆիրինի նանոմասնիկների սինթեզման գործում:
Ultrasonication-ը արդյունավետ է լյումինեսցենտային պորֆիրինի նանոմասնիկների սինթեզման համար՝ տեղումները համադրելով բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնի հետ: Այս գործընթացը ստեղծում է կայուն նանոմասնիկներ, որոնք երկար ժամանակ դիմակայում են ագլոմերացիային: Ուլտրաձայնային բուժման տևողությունը կարևոր է. այն ուղղակիորեն ազդում է մասնիկների չափի և մեկ միավորի համար քրոմոֆորների քանակի վրա՝ թույլ տալով ճշգրիտ վերահսկել վերջնական արտադրանքի օպտիկական հատկությունները և կլանումը:
Ինչպե՞ս է օգտագործվում ուլտրաձայնային էմուլսացումը մագնիսական/ֆլուորեսցենտ նանոկոմպոզիտներ ստեղծելու համար:
Ուլտրաձայնային էմուլսացումը հնարավորություն է տալիս սինթեզել երկֆունկցիոնալ նանոկոմպոզիտներ, որոնք համատեղում են մագնիսական նանոմասնիկների և լյումինեսցենտ քվանտային կետերի (QD) հատկությունները: Օգտագործելով ուլտրաձայնային հուզիչ, մագնիսական հեղուկները և QD-ները կարող են արդյունավետորեն խառնվել նախքան սիլիցիումի կեղևի կամ պոլիմերային մատրիցայի մեջ պարփակվելը: Սա ստեղծում է բազմագույն, բարձր լյումինեսցենտ, գերպարամագնիսական նանոմասնիկներ, որոնք հարմար են առաջադեմ կենսաբժշկական կիրառությունների համար:
Ի՞նչ կիրառություններ են աջակցում ուլտրաձայնային եղանակով սինթեզված ֆլուորեսցենտային նանոմասնիկները:
Լյումինեսցենտային նանոմասնիկները, որոնք արտադրվում են սոնոքիմիայի միջոցով, ունեն բազմազան կիրառություններ, այդ թվում՝
- Կենսաբժշկական. կենսասենսորներ, կենսաբժշկական պատկերացում և դեղերի նպատակային առաքում:
- Օպտիկական. Էլեկտրաօպտիկա և օպտիկական տվյալների պահպանում:
- Քիմիական. Նանո-նյութերի վերլուծություն և ձևափոխում:
- Կենսաբանական. Կենսավերլուծական հետազոտություն և բջջային պատկերավորում:
Ինչու՞ է գերադասելի սոնոքիմիան լյումինեսցենտ նանոմասնիկների ցրման համար:
Սինթեզից դուրս, ուլտրաձայնայինացումը նախընտրելի տեխնիկան է կայուն նանո-կասեցումների հուսալի ցրման և ապաագլոմերացիայի համար: Այն ապահովում է, որ նանոմասնիկները մնան միատեսակ բաշխված լուծիչում, ինչը կարևոր է դրանց լյումինեսցենտային հատկությունները պահպանելու և պահեստավորման կամ օգտագործման ընթացքում նստվածքը կանխելու համար:
Գրականություն / Հղումներ
- Li, Haitao; He, Xiaodie; Liu, Yang; Huang, Hui; Lian, Suoyuan; Lee, Shuit-Tong; Kang, Zhenhui (2010): One-step ultrasonic synthesis of water-soluble carbon nanoparticles with excellent photoluminescent properties. Carbon 49, 2011. 605-609.
- Kashani-Motlagh, Mohamad Mehdi; Rahimi, Rahmatollah; Kachousangi, Marziye Javaheri (2010): Ultrasonic Method for the Preparation of Organic Porphyrin Nanoparticles. Molecules 15, 2010. 280-287.
- 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
- Li, Jimmy Kuan-Jung; Ke, Cherng-Jyh; Lin, Cheng-An J.; Cai, Zhi-Hua; Chen, Ching-Yun; Chang, Walter H. (2011): Facile Method for Gold Nanocluster Synthesis and Fluorescence Control Using Toluene and Ultrasound. Journal of Medical and Biological Engineering, 33/1, 2011. 23-28.
Արտադրել լյումինեսցենտ նանո-մասնիկներ Sonicator UP400St–ի հետ