Asal va ultratovush yordamida nanokumushni sintez qilish
Nanokumush antibakterial xususiyatlari tufayli tibbiyot va materialshunoslikda materiallarni mustahkamlash uchun ishlatiladi. Ultratovush bilan ishlov berish suvda sferik kumush nanozarrachalarini tez, samarali, xavfsiz va ekologik toza usulda sintez qilish imkonini beradi. Nanozarrachalarni ultratovush yordamida sintez qilishni kichik ishlab chiqarish hajmidan katta hajmga osongina kengaytirish mumkin.
Ultratovush koʻmagida kolloid nanokumush sintezi
Ultratovush nurlantirishi yordamida kechadigan kimyoviy reaksiyalarni anglatadigan sonokimyoviy sintez nanozarrachalar ishlab chiqarishda keng qoʻllanadigan usuldir. Bular qatoriga kumush, oltin, magnetit, gidroksiapatit, perovskit, lateks va boshqa koʻplab nanomateriallar kiradi.
Ultratovush yordamida nam kimyoviy sintez
Kumush nanozarrachalarini ishlab chiqarish uchun ultratovush koʻmagidagi bir nechta sintez yoʻllari ishlab chiqilgan. Eʼtiborga molik usullardan birida asal ham qaytaruvchi, ham zarracha sirtini qoplovchi agent sifatida ishlatiladi. Asal tarkibidagi glyukoza va fruktoza kabi komponentlar sintez jarayonida ushbu vazifalarni sinergik tarzda bajaradi.
Nanozarrachalarni sintez qilishning koʻplab usullari singari, ultratovush yordamida nanokumush sintezi ham nam kimyo toifasiga kiradi. Jarayon eritmada kumush nanozarrachalari yadrolarining hosil boʻlishidan boshlanadi. Ultratovush bilan ishlov berish davomida kumush prekursori (masalan, kumush nitrat (AgNO3), yoki kumush perxlorat (AgClO4)) asal kabi qaytaruvchi agent ishtirokida qaytarilib, kolloid kumush hosil qiladi.
Ultratovush taʼsirida kumush yadrolarining hosil boʻlishi va oʻsishi mexanizmi
Yadrolar hosil boʻlishining boshlangʻich bosqichi: Erigan kumush ionlarining konsentratsiyasi oshgani sari metall kumush ionlari oʻzaro bogʻlanib, kichik klasterlarni hosil qila boshlaydi. Ushbu bosqichda bu klasterlar manfiy energiya balansi tufayli energetik jihatdan beqaror boʻladi. Yangi sirtlarni hosil qilish uchun talab etiladigan energiya erigan kumush konsentratsiyasini kamaytirish hisobiga olinadigan energiyadan ortiq boʻladi.
- Kritik radius: Klaster muayyan oʻlchamga (kritik radiusga) yetganda, jarayon energetik jihatdan qulay boʻlib, klasterni barqarorlashtiradi. Bu barqarorlik klasterga keyingi oʻsish uchun yadro vazifasini bajarish imkonini beradi.
- Oʻsish bosqichi: Oʻsish davomida qoʻshimcha kumush atomlari eritma orqali diffuziyalanib, oʻsayotgan nanozarracha sirtiga birikadi. Oʻsish erigan kumush konsentratsiyasi yadrolar hosil boʻlish chegarasidan pastga tushguncha davom etadi va shunda yangi yadrolarning hosil boʻlishi toʻxtaydi.
- Diffuziya va yakunlanish: Qolgan erigan kumush mavjud nanozarrachalar tarkibiga qoʻshilib, jarayonni yakunlaydi.
Ultratovush bilan ishlov berish massa almashinuvini, ayniqsa namlanish va diffuziya jarayonlarini tezlashtiradi, bu esa yadrolarning tezroq hosil boʻlishi va boshqariladigan oʻsishga olib keladi. Ultratovush bilan ishlov berishning intensivlik va davomiylik kabi parametrlarini aniq sozlash orqali nanozarrachalarning oʻlchami, oʻsish tezligi va shaklini nozik tarzda moslashtirish mumkin. Bunday aniq boshqaruv muayyan qoʻllanishlarga moslashtirilgan nanozarracha tuzilmalarining bir xilligini taʼminlaydi.
Ultratovush koʻmagidagi sintez aniq belgilangan xususiyatlarga ega nanokumush ishlab chiqarishning samarali, koʻlamini kengaytirish mumkin boʻlgan va yashil kimyoga asoslangan yondashuvi sifatida ajralib turadi hamda tadqiqot va sanoatdagi turli qoʻllanishlar uchun sezilarli afzalliklarni taqdim etadi.
Ultratovush bilan ishlov berish oʻlchamlari tor diapazonda taqsimlangan kichik kumush nanozarrachalarining tez va ekologik toza sintezini osonlashtiradi.
- bitta idishda kechadigan oddiy reaksiya
- xavfsiz
- tez jarayon
- kam xarajat
- koʻlamni chiziqli ravishda kengaytirish imkoniyati
- ekologik toza, yashil kimyo
UP400St – nanozarrachalarning sonokimyoviy sintezi uchun 400 vatt quvvatli ultratovush qurilmasi
Ultratovush yordamida nanokumush sintezi boʻyicha amaliy tadqiqot
Oskuee va hammualliflarning (2016) «Asal asosida va ultratovush koʻmagida kumush nanozarrachalarini sintez qilish va ularning antibakterial faolligi» nomli tadqiqotida tabiiy asalni ham qaytaruvchi, ham barqarorlashtiruvchi agent sifatida ishlatib, kumush nanozarrachalarini (Ag-NPs) sintez qilishning oddiy va ekologik toza usuli oʻrganilgan. Ultratovush nurlantirishi ostida kumush nitratni (AgNO₃) qaytarishni oʻz ichiga oladigan jarayon kumush ionlari konsentratsiyasi, asal konsentratsiyasi va ultratovush bilan ishlov berish vaqti kabi turli parametrlar bilan tavsiflanadi. Olingan Ag-NPs ning oʻrtacha oʻlchami taxminan 11,8 nm boʻlib, ular Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa va E. coli kabi patogen bakteriyalarga qarshi antibakterial xususiyatlarni namoyon etadi.
Tadqiqotda nanozarrachalar sintezida asaldan foydalanishning afzalliklari yoritilib, uning ekologik tozaligi, arzonligi va toksik emasligi taʼkidlangan. Mualliflar kumush konsentratsiyasi, asal miqdori va ultratovush bilan ishlov berish davomiyligi kabi reaksiya parametrlarini sozlash orqali Ag-NPs oʻlchami va mahsulot chiqishini boshqarish mumkinligini koʻrsatgan. Sintez qilingan Ag-NPs samarali antibakterial faollikka ega ekani, ayniqsa E. coli va S. aureus ga qarshi minimal ingibitsiyalovchi konsentratsiyalari (MIC) taxminan 19,46 ppm ekanligi koʻrsatilgan. Ushbu usul Ag-NPs ni tibbiyotda, jumladan yaralarni bitirish va infeksiyalarni nazorat qilishda qoʻllash imkoniyatini taqdim etadi.
- Materiallar: kumush nitrat (AgNO3) kumush prekursori sifatida; asal sirtni qoplovchi / qaytaruvchi agent sifatida; suv
- Ultratovush qurilmasi: Zond turidagi UP400St ultratovush qurilmasi
Ultratovush yordamida sintez qilish protokoli
Kolloid kumush nanozarrachalarini sintez qilish uchun eng yaxshi sharoitlar quyidagicha ekanligi aniqlangan: tabiiy asal vositasida ultratovush bilan ishlov berish orqali kumush nitratni qaytarish. Qisqacha aytganda, asal (20 wt%) saqlovchi 20 ml kumush nitrat eritmasi (0,3 M) atrof-muhit sharoitida 30 min davomida yuqori intensivlikdagi ultratovush nurlantirishiga duchor qilingan. Ultratovush bilan ishlov berish bevosita reaksiya eritmasiga botirilgan zond turidagi UP400S (400W, 24 kHz) ultratovush qurilmasi bilan amalga oshirilgan.
Oziq-ovqat sifatiga mos asal sirtni qoplovchi / barqarorlashtiruvchi va qaytaruvchi agent sifatida ishlatiladi, bu esa yadrolar hosil boʻladigan suvli eritmani va choʻktirilgan nanozarrachalarni turli xil qoʻllanishlar uchun toza va xavfsiz qiladi.
Ultratovush bilan ishlov berish vaqti ortgani sari kumush nanozarrachalari kichrayadi va ularning konsentratsiyasi oshadi.
Asalning suvli eritmasida ultratovush bilan ishlov berish kumush nanozarrachalarining hosil boʻlishiga taʼsir qiluvchi asosiy omildir. Amplituda, vaqt hamda uzluksiz yoki pulsatsiyali ultratovush kabi ishlov berish parametrlari kumush nanozarrachalarining oʻlchami va miqdorini boshqarish imkonini beradigan asosiy omillardir.
Optimal sharoitlarda sintez qilingan Ag-NPs zarrachalarining oʻlcham boʻyicha taqsimoti; kumush konsentratsiyalari (0,3 M), asal konsentratsiyalari (20 wt%) va ultratovush bilan nurlantirish vaqtlari (30 min)
rasm manbasi: ©Oskuee va hammualliflar 2016
Kumush nanozarrachalarini ultratovush yordamida sintez qilish natijasi
UP400St ultratovush qurilmasi bilan ultratovush koʻmagida va asal vositasida amalga oshirilgan sintez natijasida oʻrtacha zarracha oʻlchami taxminan 11,8nm boʻlgan sferik kumush nanozarrachalari (Ag-NPs) hosil boʻldi. Kumush nanozarrachalarining ultratovush yordamidagi sintezi bitta idishda amalga oshiriladigan oddiy va tez usuldir. Suv va asaldan material sifatida foydalanish reaksiyani iqtisodiy jihatdan samarali va nihoyatda ekologik toza qiladi.
Asalni qaytaruvchi va sirtni qoplovchi agent sifatida ishlatadigan taqdim etilgan ultratovushli sintez usulini oltin, palladiy va mis kabi boshqa asil metallarga ham tatbiq etish mumkin, bu esa tibbiyotdan sanoatgacha turli qoʻshimcha qoʻllanish imkoniyatlarini taqdim etadi.
Optimal sharoitlarda sintez qilingan Ag-NPs zarrachalarining oʻlcham boʻyicha taqsimoti; kumush konsentratsiyalari (0,3 M), asal konsentratsiyalari (20 wt%) va ultratovush bilan nurlantirish vaqti (30 min)
Tadqiqot va rasm: ©Oskuee va hammualliflar 2016
Ultratovush bilan ishlov berish orqali yadrolar hosil boʻlishi va zarracha oʻlchamiga taʼsir qilish
Ultratovush kumush nanozarrachalari kabi talablarga moslashtirilgan nanozarrachalarni ishlab chiqarish imkonini beradi. Ultratovush bilan ishlov berishning uchta umumiy varianti olingan mahsulotga muhim taʼsir koʻrsatadi:
Boshlangʻich ultratovush bilan ishlov berish: Oʻta toʻyingan eritmaga ultratovush toʻlqinlarini qisqa vaqt qoʻllash kristallanish markazlari va yadrolarning hosil boʻlishini boshlab berishi mumkin. Ultratovush bilan ishlov berish faqat boshlangʻich bosqichda qoʻllanganligi sababli keyingi kristall oʻsishi toʻsiqsiz davom etib, yirikroq kristallar hosil boʻlishiga olib keladi.
Uzluksiz ultratovush bilan ishlov berish: Oʻta toʻyingan eritmani uzluksiz nurlantirish kichik kristallar hosil boʻlishiga olib keladi, chunki toʻxtovsiz ultratovush bilan ishlov berish koʻplab yadrolarni hosil qilib, koʻplab kichik kristallarning oʻsishiga sabab boʻladi.
Impulsli ultratovush bilan ishlov berish: Impulsli ultratovush ultratovushni belgilangan vaqt oraligʻida qoʻllashni anglatadi. Ultratovush energiyasini aniq boshqarib kiritish kerakli kristall oʻlchamini olish uchun kristall oʻsishiga taʼsir qilish imkonini beradi.
Nanozarrachalar sintezi uchun yuqori unumdorlikdagi ultratovush qurilmalari
Hielscher Ultrasonics ilgʻor sonokimyoviy qoʻllanishlar, jumladan sonosintez va sonokataliz uchun moʻljallangan yuqori quvvatli, ishonchli ultratovush protsessorlarini taklif etadi. Ultratovush yordamida aralashtirish va dispersiyalash massa almashinuvini sezilarli darajada kuchaytiradi, atom klasterlarining namlanishiga yordam beradi va ularning keyinchalik yadro hosil qilishini osonlashtirib, nanozarrachalarning samarali choʻkishiga olib keladi. Ultratovush yordamidagi sintez yuqori sifatli nanomateriallarni ishlab chiqarishning oddiy, iqtisodiy jihatdan samarali, biologik mos, takrorlanuvchan, tez va xavfsiz usuli sifatida eʼtirof etiladi. (Perovskitning sonokimyoviy sintezi va ZnO nanostrukturalari haqida batafsil oʻqing!)
Hielscher ultratovush qurilmalari aniq boshqarish uchun ishlab chiqilgan boʻlib, nanomateriallar yadrolarining hosil boʻlishi va oʻsishi uchun optimal sharoitlarni taʼminlaydi. Ushbu raqamli qurilmalar xavfsiz va qulay foydalanish uchun aqlli dasturiy taʼminot, rangli sensorli displey va tushunarli menyuga ega. Bundan tashqari, ular oʻrnatilgan SD kartaga maʼlumotlarni avtomatik yozib borish funksiyasi bilan jihozlangan boʻlib, jarayonni uzluksiz hujjatlashtirishni taʼminlaydi.
Laboratoriyada foydalanish uchun ixcham 50 vattli qoʻlda ushlab ishlatiladigan ultratovush qurilmalaridan mustahkam 16 000 vattli sanoat tizimlarigacha boʻlgan keng qamrovli tizimlar assortimenti bilan Hielscher har bir qoʻllanish uchun ideal ultratovush yechimini taqdim etadi. Uzoq xizmat qilish uchun loyihalashtirilgan Hielscher ultratovush uskunalari katta yuklama sharoitlarida, hatto murakkab muhitlarda ham uzluksiz ishlashga moʻljallangan boʻlib, 24/7 ishonchli ishlashni taʼminlaydi.
Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida maʼlumot beradi:
| Partiya hajmi | Hajmiy oqim tezligi | Tavsiya etiladigan qurilmalar |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | kattaroq | quyidagi qurilmalar klasteri: UIP16000 |
Biz bilan bogʻlaning! / Bizdan soʻrang!
Nanozarrachalar sintezining anʼanaviy usullari va yashil sintez usullarini taqqoslash.
Sanoat ultratovush protsessori UIP16000 (16kW) kumush nanozarrachalarini katta koʻlamda sintez qilish uchun.
Adabiyotlar/Manbalar
- 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.
Bilishga arziydigan faktlar
Kumush nanozarrachalari nima?
Kumush nanozarrachalari oʻlchami 1nm va 100nm orasida boʻlgan kumush zarrachalaridir. Kumush nanozarrachalari nihoyatda katta sirt yuzasiga ega boʻlib, bu juda koʻp ligandlarning koordinatsion bogʻlanishiga imkon beradi.
Kumush nanozarrachalari oʻziga xos optik, elektr va issiqlik xususiyatlarini taqdim etadi, bu esa ularni materialshunoslik va mahsulot ishlab chiqishda, masalan, fotovoltaika, elektronika, elektr oʻtkazuvchi siyohlar, biologik / kimyoviy sensorlar uchun juda qimmatli qiladi.
Allaqachon keng tarqalgan yana bir qoʻllanish kumush nanozarrachalaridan antimikrob qoplamalar uchun foydalanishdir. Hozirda koʻplab toʻqimachilik mahsulotlari, klaviaturalar, yara bogʻlamlari va biotibbiy qurilmalar tarkibida bakteriyalardan himoyalash uchun oz miqdordagi kumush ionlarini uzluksiz ajratib chiqaradigan kumush nanozarrachalari mavjud.
Nanokumush toʻqimachilikda qanday ishlatiladi?
Kumush nanozarrachalari toʻqimachilik ishlab chiqarishida qoʻllanadi, bunda Ag-NPs ranglari moslashtiriladigan, antibakterial imkoniyatlarga va oʻzini tiklovchi supergidrofob xususiyatlarga ega paxta matolarini tayyorlash uchun ishlatiladi. Kumush nanozarrachalarining antibakterial xususiyati bakteriyalar keltirib chiqaradigan hidni (masalan, ter hidini) yoʻqotadigan matolar ishlab chiqarish imkonini beradi.
Tibbiyot va tibbiy buyumlar uchun antibakterial qoplama nima?
Kumush nanozarrachalari antibakterial, zamburugʻlarga qarshi va antioksidativ xususiyatlarni namoyon etadi, bu esa ularni farmatsevtika va tibbiyotdagi qoʻllanishlar, masalan, stomatologik ishlar, jarrohlik amaliyotlari, yaralarni bitirish muolajalari va biotibbiy qurilmalar uchun qiziqarli qiladi. Tadqiqotlar kumush nanozarrachalari (Ag-nPs) Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Citrobacter koseri, Salmonella typhii, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Vibrio parahaemolyticus kabi turli bakteriya shtammlari hamda Candida albicans zamburugʻining oʻsishi va koʻpayishini ingibitsiyalashini koʻrsatgan. Antibakterial / zamburugʻlarga qarshi taʼsir kumush nanozarrachalarining hujayralarga diffuziyalanishi va Ag/Ag+ ionlarining mikrob hujayralaridagi biomolekulalarga bogʻlanishi orqali yuzaga keladi, natijada ularning funksiyasi buziladi.
MIC tahlili nima?
MIC (minimal ingibitsiyalovchi konsentratsiya) tahlili antimikrob agent kabi moddaning mikroorganizmning in vitro sharoitida koʻzga koʻrinadigan oʻsishini ingibitsiyalash uchun zarur boʻlgan eng past konsentratsiyasini aniqlaydi. U odatda suyuq oʻstirish muhitida ketma-ket suyultirishlar va inkubatsiyadan soʻng bakteriyalar oʻsishini oʻlchash orqali amalga oshiriladi. Ultratovush bilan ishlov berish koʻp sonli namunalarni tahlil qilishga moʻljallangan MIC tahlillarini qanday osonlashtirishi haqida batafsil oʻqing!