Sintetizimi i nano-argjendit me mjaltë dhe ultratinguj

Nano-argjendi përdoret për vetitë e tij anti-bakteriale për të përforcuar materialet në mjekësi dhe shkencën e materialeve. Ultratingulli lejon një sintezë të shpejtë, efikase, të sigurt dhe miqësore me mjedisin e nanogrimcave sferike të argjendit në ujë. Sinteza e nanogrimcave tejzanor mund të shkallëzohet lehtësisht nga prodhimi i vogël në atë të madh.

Sinteza e asistuar me ultratinguj e nano-argjendit koloidal

Sinteza sonokimike, e cila i referohet reaksioneve kimike të lehtësuara nga rrezatimi ultrasonik, është një metodë e përdorur gjerësisht për prodhimin e nanogrimcave. Këto përfshijnë argjendin, arin, magnetitin, hidroksiapatit, klorokinë, perovskite, lateksi dhe shumë nano-materiale të tjera.

Sinteza tejzanore e lagësht-kimike

Rrugë të shumta sinteze të asistuara me ultratinguj janë zhvilluar për prodhimin e nanogrimcave të argjendit. Një metodë e dukshme përdor mjaltin si një agjent reduktues dhe mbulues. Përbërësit në mjaltë, të tilla si glukoza dhe fruktoza, veprojnë në mënyrë sinergjike në këto role gjatë procesit të sintezës.
Ngjashëm me shumë teknika të sintezës së nanogrimcave, sinteza tejzanore e nano-argjendit bie në kategorinë e kimisë së lagësht. Procesi fillon me bërthamimin e nanogrimcave të argjendit brenda një solucioni. Gjatë sonikimit, një pararendës argjendi (p.sh., nitrat argjendi (AgNO₃), ose perklorat argjendi (AgClO₄)) reduktohet në prani të një agjenti reduktues, si mjalti, për të prodhuar argjend koloidal.

Mekanizmi i bërthamimit dhe rritjes tejzanor të argjendit

Faza fillestare e bërthamës: Ndërsa përqendrimi i joneve të argjendit të tretur rritet, jonet metalike të argjendit fillojnë të lidhen për të formuar grupime të vogla. Në këtë fazë, këto grupime janë energjikisht të paqëndrueshme për shkak të një bilanc negativ të energjisë. Energjia e nevojshme për të krijuar sipërfaqe të reja tejkalon energjinë e fituar nga reduktimi i përqendrimit të argjendit të tretur.

• Rrezja kritike: Kur një grup arrin një madhësi specifike (rrezja kritike), procesi bëhet energjikisht i favorshëm, duke stabilizuar grupin. Ky stabilitet lejon grupin të veprojë si një bërthamë për rritje të mëtejshme.
• Faza e rritjes: Gjatë rritjes, atomet shtesë të argjendit shpërndahen përmes tretësirës dhe ngjiten në sipërfaqen e nanogrimcave në rritje. Rritja vazhdon derisa përqendrimi i argjendit të tretur të bjerë nën pragun e bërthamës, duke ndaluar formimin e bërthamave të reja.
• Difuzioni dhe përfundimi: Argjendi i mbetur i tretur përfshihet në nanogrimcat ekzistuese, duke përfunduar procesin.

Sonication përshpejton transferimin e masës, veçanërisht proceset e njomjes dhe difuzionit, gjë që çon në bërthama më të shpejtë dhe rritje të kontrolluar. Duke rregulluar saktësisht parametrat e tingullit, të tilla si intensiteti dhe kohëzgjatja, madhësia, shkalla e rritjes dhe forma e nanogrimcave mund të rregullohen mirë. Ky kontroll i saktë siguron struktura të qëndrueshme të nanogrimcave të përshtatura për aplikime specifike.

Sinteza e asistuar me ultratinguj shquhet si një qasje kimike efektive, e shkallëzueshme dhe e gjelbër për prodhimin e nano-argjendit me veti të mirëpërcaktuara, duke ofruar avantazhe të rëndësishme për aplikime të ndryshme në kërkime dhe industri.

Klikoni këtu për të lexuar më shumë rreth një metode tjetër të gjelbër për të sintetizuar në mënyrë ultrasonike nano-argjendin duke përdorur karragjenan!

Sonicizimi lehtëson sintezën e shpejtë dhe të gjelbër të nanogrimcave të vogla argjendi me një shpërndarje të ngushtë madhësie.

Rast Studimi i Sintezës Nano-Argjendi tejzanor

Studimi i titulluar “Sinteza e nanogrimcave të argjendit me bazë mjalti dhe tejzanor dhe aktivitetet e tyre antibakteriale” nga Oskuee et al. (2016) eksploron një metodë të thjeshtë dhe miqësore me mjedisin për sintetizimin e nanogrimcave të argjendit (Ag-NPs) duke përdorur mjaltin natyral si një agjent reduktues dhe stabilizues. Procesi, i cili përfshin reduktimin e nitratit të argjendit (AgNO3) nën rrezatim ultrasonik, karakterizohet nga parametra të ndryshëm duke përfshirë përqendrimin e joneve të argjendit, përqendrimin e mjaltit dhe kohën e sonikimit. Ag-NP-të që rezultojnë kanë një madhësi mesatare prej rreth 11.8 nm dhe shfaqin veti antibakteriale kundër baktereve patogjene si Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa dhe E. coli.
Studimi nxjerr në pah përfitimet e përdorimit të mjaltit në sintezën e nanogrimcave, duke theksuar natyrën e tij të gjelbër, me kosto të ulët dhe jo toksike. Autorët demonstrojnë se madhësia dhe rendimenti i Ag-NP mund të kontrollohet duke rregulluar parametrat e reagimit si përqendrimi i argjendit, përmbajtja e mjaltit dhe kohëzgjatja e sonikimit. Ag-NP-të e sintetizuara u treguan se zotërojnë aktivitet efektiv antibakterial, veçanërisht kundër E. coli dhe S. aureus, me përqendrime minimale frenuese (MIC) prej përafërsisht 19.46 ppm. Kjo metodë paraqet një aplikim të mundshëm për Ag-NP në fushat mjekësore, duke përfshirë shërimin e plagëve dhe kontrollin e infeksioneve.

• Materiale: nitrat argjendi (AgNO₃) si pararendës argjendi; mjaltë si agjent mbulues/reduktues; ujë
• Pajisja me ultratinguj: Sonicator i tipit sondë UP400St

Protokolli i sintezës tejzanor

Kushtet më të mira për sintetizimin e nanogrimcave koloidale të argjendit u gjetën si më poshtë: Reduktimi i nitrateve të argjendit nën ultratinguj të ndërmjetësuar nga mjalti natyral. Shkurtimisht, 20 ml tretësirë nitrat argjendi (0.3 M) që përmban mjaltë (20 wt%) u ekspozua ndaj rrezatimit me ultratinguj me intensitet të lartë në kushte ambienti për 30 minuta. Ultratingulli u krye me ultratingullin e tipit sondë UP400S (400W, 24 kHz) të zhytur direkt në tretësirën e reagimit.
Mjalti i kategorisë ushqimore përdoret si agjent mbulues / stabilizues dhe reduktues, i cili e bën tretësirën ujore të bërthamës dhe nanogrimcat e precipituara të pastra dhe të sigurta për aplikime të shumëfishta.
Ndërsa koha e ultrazërit rritet, nanogrimcat e argjendit bëhen më të vogla dhe përqendrimi i tyre rritet.
Në tretësirën ujore të mjaltit, ultratingulli është një faktor kyç që ndikon në formimin e nano-grimcave të argjendit. Parametrat e tingullit si amplituda, koha dhe ultratingulli i vazhdueshëm kundrejt pulsimit janë faktorët kryesorë që lejojnë kontrollin e madhësisë dhe sasisë së nano-grimcave të argjendit.

Shpërndarja e madhësisë së grimcave të Ag-NP-ve të sintetizuara në kushte optimale; përqendrimet e argjendit (0,3 M), përqendrimet e mjaltit (20 wt%) dhe koha e rrezatimit me ultratinguj (30 min)
Burimi i fotografisë: ©Oskuee et al. 2016

Rezultati i sintezës tejzanor të nanogrimcave të argjendit

Sinteza e promovuar në mënyrë tejzanor dhe e ndërmjetësuar nga mjalti me sonikatorin UP400St rezultoi në nano-grimca argjendi sferike (Ag-NPs) me një madhësi mesatare grimcash prej rreth 11,8 nm. Sinteza tejzanor e nano-grimcave të argjendit është një metodë e thjeshtë dhe e shpejtë me një tenxhere. Përdorimi i ujit dhe mjaltit si materiale, e bën reagimin me kosto efektive dhe jashtëzakonisht miqësore me mjedisin.
Teknika e paraqitur e sintezës tejzanor duke përdorur mjaltin si agjent reduktues dhe mbulues mund të shtrihet në metale të tjera fisnike, si ari, paladiumi dhe bakri, i cili ofron aplikime të ndryshme shtesë nga mjekësia në industri.

Shpërndarja e madhësisë së grimcave të Ag-NP-ve të sintetizuara në kushte optimale; përqendrimet e argjendit (0,3 M), përqendrimet e mjaltit (20 wt%) dhe koha e rrezatimit me ultratinguj (30 min)
Studimi dhe fotografia: ©Oskuee et al. 2016

Ndikimi i bërthamimit dhe madhësisë së grimcave nga sonication

Ultratingulli mundëson prodhimin e nano-grimcave të tilla si nano-grimcat e argjendit të përshtatura sipas kërkesave. Tre opsione të përgjithshme të sonikacionit kanë efekte të rëndësishme në dalje:
Sonicizimi fillestar: Aplikimi i shkurtër i valëve ultratinguj në një zgjidhje të mbingopur mund të inicojë mbjelljen dhe formimin e bërthamave. Duke qenë se sonikimi aplikohet vetëm gjatë fazës fillestare, rritja e mëvonshme e kristalit vazhdon pa pengesa, duke rezultuar në kristale më të mëdha.
Zërimi i vazhdueshëm: Rrezatimi i vazhdueshëm i tretësirës së mbingopur rezulton në kristale të vogla pasi ultrasonikimi i pandërprerë krijon shumë bërthama duke rezultuar në rritjen e shumë kristaleve të vegjël.
Sonication pulsuese: Ultratingulli pulsues nënkupton aplikimin e ultrazërit në intervale të përcaktuara. Një input i kontrolluar saktësisht i energjisë tejzanor ju lejon të ndikoni në rritjen e kristalit në mënyrë që të merrni një madhësi kristal të përshtatur.

Ultrasonikë me performancë të lartë për sintezën e nanogrimcave

Hielscher Ultrasonics ofron procesorë ultrasonikë me fuqi të lartë dhe të besueshëm të krijuar për aplikime të avancuara sonokimike, duke përfshirë sono-sintezën dhe sono-katalizën. Përzierja dhe shpërndarja tejzanor rrit ndjeshëm transferimin e masës, promovon lagështimin e grupimeve të atomeve dhe lehtëson bërthamimin e tyre të mëvonshëm, duke çuar në precipitimin efikas të nanogrimcave. Sinteza tejzanor njihet si një metodë e thjeshtë, me kosto efektive, biokompatibile, e riprodhueshme, e shpejtë dhe e sigurt për prodhimin e nanomaterialeve me cilësi të lartë. (Lexoni më shumë rreth sintezës sonokimike të Perovskitit dhe Nanostrukturat ZnO!)

Ultrasonikët Hielscher janë projektuar për kontroll të saktë, duke mundësuar kushte optimale për bërthamimin dhe rritjen e nanomaterialeve. Këto pajisje dixhitale kanë softuer inteligjent, një ekran me prekje me ngjyra dhe një meny intuitive për funksionim të sigurt dhe miqësor për përdoruesit. Për më tepër, ato vijnë me regjistrimin automatik të të dhënave në një kartë SD të integruar, duke siguruar dokumentacion pa probleme të procesit.

Me një gamë gjithëpërfshirëse sistemesh — nga ultrasonikët kompakt 50 vat për përdorim laboratorik deri te sistemet industriale të fuqishme 16,000 vat — Hielscher ofron zgjidhjen ideale tejzanor për çdo aplikim. E projektuar për qëndrueshmëri, pajisjet tejzanor Hielscher janë ndërtuar për të funksionuar vazhdimisht në kushte të rënda, madje edhe në mjedise të vështira, duke siguruar performancë të besueshme 24/7.
Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë:

Krahasimi i metodave konvencionale dhe metodave të sintezës së gjelbër të sintezës së nanogrimcave.