Ruthenium Oxide Nanosheets thông qua tẩy tế bào chết siêu âm
Các tấm nano đơn lớp oxit rutheni có thể được sản xuất hiệu quả bằng cách sử dụng siêu âm kiểu đầu dò. Ưu điểm chính của tẩy tế bào chết tấm nano siêu âm là hiệu quả quy trình, năng suất cao, điều trị ngắn và vận hành dễ dàng, an toàn. Do hiệu quả cao và chất lượng vượt trội của các tấm nano được sản xuất, siêu âm được sử dụng để sản xuất công nghiệp nhiều tấm nano bao gồm graphene và borophene.
Tẩy tế bào chết bằng sóng siêu âm của tấm nano Ruthenium Oxide
Các tấm nano oxit rutheni (RuO2, còn được gọi là ruthenate) cung cấp các đặc tính độc đáo như độ dẫn điện cao, điện trở suất thấp, độ ổn định cao, chức năng làm việc cao và khả năng khắc khô tốt. Điều này làm cho oxit rutheni trở thành vật liệu tốt cho các điện cực trong các thiết bị bộ nhớ và bóng bán dẫn.
Hình ảnh SEM của các tấm nano RuO2 đã tẩy tế bào chết bằng cách sử dụng a) 1 phút và b) 7 phút siêu âm.
(nghiên cứu và hình ảnh: ©Kim và cộng sự, 2021)
Hệ thống siêu âm công nghiệp cho tấm nano ruthenium oxide tẩy tế bào chết nội tuyến công nghiệp.
Nghiên cứu điển hình: Tẩy tế bào chết RuO2 hiệu quả cao bằng máy siêu âm loại đầu dò
Kim et al. (2021) đã cho thấy trong nghiên cứu của họ sự cải thiện đáng kể trong việc tẩy da chết của các tấm nano đơn lớp oxit ruthenium. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra năng suất cao của các tấm oxit kim loại RuO2 mỏng bằng cách sử dụng siêu âm. Quá trình xen kẽ thông thường thông qua các phản ứng trao đổi ion chậm và chỉ tạo ra một lượng hạn chế các tấm nano hai chiều (2D) do kích thước của các phân tử và năng lượng hóa học cần thiết cho phản ứng. Để làm cho quá trình nhanh hơn và tăng lượng tấm nano oxit ruthenium được sản xuất, họ đã tăng cường quá trình tẩy da chết bằng cách áp dụng năng lượng siêu âm vào dung dịch oxit RuO2. Họ phát hiện ra rằng chỉ sau 15 phút siêu âm, số lượng tấm tăng hơn 50%, đồng thời kích thước bên của các tấm giảm. Các tính toán lý thuyết chức năng mật độ đã chứng minh rằng năng lượng kích hoạt của tẩy da chết giảm đáng kể bằng cách tách các lớp RuO2 thành một kích thước bên nhỏ. Điều này giảm kích thước xảy ra bởi vì sonication đã giúp phá vỡ các lớp oxit kim loại dễ dàng hơn. Nghiên cứu này nhấn mạnh rằng sử dụng siêu âm là một cách tốt và dễ dàng để tạo ra các tấm nano đơn lớp oxit ruthenium. Điều này cho thấy rằng một quá trình trao đổi ion hỗ trợ siêu âm cung cấp một cách tiếp cận dễ dàng và hiệu quả để chế tạo các tấm nano oxit kim loại 2D. Các trang phục của tẩy da chết ultarsonic giải thích tại sao tẩy da chết siêu âm và tách được sử dụng rộng rãi như là kỹ thuật sản xuất vật liệu nano 2D, còn được gọi là xenes, bao gồm graphene và borophene.
Tẩy tế bào chết bằng sóng siêu âm thúc đẩy việc sản xuất các tấm nano 2D ruthenium oxide hiệu quả cao ở quy mô lớn
(nghiên cứu và hình ảnh: ©Kim và cộng sự, 2021).
Tẩy tế bào chết bằng sóng siêu âm của các tấm nano RuO2 cũng có thể được thực hiện trên quy mô phòng thí nghiệm. Hình ảnh cho thấy máy siêu âm kiểu đầu dò UP400ST trong quá trình tẩy tế bào chết bằng tấm nano trong cốc.
Giao thức tẩy tế bào chết Ruthenium Oxide hỗ trợ siêu âm
Giao thức sau đây là hướng dẫn từng bước để tổng hợp các tấm nano RuO2 bằng cách sử dụng quá trình phản ứng trao đổi ion được hỗ trợ bằng sóng siêu âm như được mô tả bởi Kim et al. (2021).
- Chuẩn bị dung dịch RuO2 và chất xen kẽ bằng cách hòa tan chúng trong dung môi (2-propanol) và khuấy trong tối đa 3 ngày.
- Áp dụng năng lượng siêu âm bằng cách sử dụng một ultrasonicator loại thăm dò (ví dụ, đầu dò loại ultrasonicator UP1000hdT (1000W, 20kHz) với sonotrode BS4d22) để giải pháp trong 15 phút để tăng năng suất của tấm nano RuO2 hơn 50% và để chia các lớp RuO2 thành một kích thước bên nhỏ đồng đều.
- Sử dụng các tính toán lý thuyết hàm mật độ để xác nhận năng lượng kích hoạt của quá trình tẩy tế bào chết giảm đáng kể.
- Thu thập các tấm nano RuO2 thu được, có thể được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau.
Sự đơn giản của giao thức tẩy tế bào chết bằng sóng siêu âm của tấm nano RuO2 nhấn mạnh lợi ích của việc sản xuất tấm nano siêu âm. Siêu âm là một kỹ thuật hiệu quả cao để sản xuất các tấm nano RuO2 đơn lớp chất lượng cao với độ dày xấp xỉ 1 nm. Giao thức này cũng được phát hiện là có thể mở rộng và tái tạo, làm cho nó phù hợp để sản xuất quy mô lớn các tấm nano RuO2 cho các ứng dụng khác nhau trong điện tử, xúc tác và lưu trữ năng lượng.
Tìm hiểu thêm về quá trình tổng hợp sonochemical của các nanoflakes SnOx!
Một chuỗi tốc độ cao (từ a đến f) của các khung hình minh họa sự tẩy da chết cơ học sono của một mảnh than chì trong nước sử dụng UP200S, một ultrasonicator 200W với sonotrode 3-mm. Mũi tên cho thấy nơi tách (tẩy da chết) với bong bóng xâm thực xuyên qua phần tách.
(nghiên cứu và hình ảnh: © Tyurnina et al. 2020
Cơ chế tẩy da chết siêu âm của tấm nano 2D.
(nghiên cứu và đồ họa: Tyurnina et al., 2020)
Máy siêu âm hiệu suất cao để tẩy tế bào chết RuO2
Để sản xuất các tấm nano oxit rutheni chất lượng cao và các loại xen khác, cần có thiết bị siêu âm hiệu suất cao đáng tin cậy. Các thông số thiết yếu về biên độ, áp suất và nhiệt độ, rất quan trọng đối với khả năng tái tạo và sản phẩm nhất quán. Bộ xử lý siêu âm Hielscher là hệ thống mạnh mẽ và có thể điều khiển chính xác, cho phép thiết lập chính xác các thông số quy trình và đầu ra siêu âm công suất cao liên tục. Máy siêu âm công nghiệp Hielscher có thể cung cấp biên độ rất cao. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7. Đối với biên độ cao hơn nữa, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn. Tính mạnh mẽ của thiết bị siêu âm Hielscher cho phép hoạt động 24/7 ở nhiệm vụ nặng và trong môi trường đòi hỏi khắt khe.
Khách hàng của chúng tôi hài lòng bởi độ bền và độ tin cậy vượt trội của hệ thống Hielscher Ultrasonics. Việc lắp đặt trong các lĩnh vực ứng dụng nặng (ví dụ: xử lý vật liệu nano quy mô lớn), môi trường đòi hỏi khắt khe và hoạt động 24/7 đảm bảo xử lý hiệu quả và tiết kiệm. Tăng cường quy trình siêu âm giúp giảm thời gian xử lý và đạt được kết quả tốt hơn, tức là chất lượng cao hơn, năng suất cao hơn, sản phẩm sáng tạo.
Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng Sản xuất tại Đức
Hielscher ultrasonicators nổi tiếng với chất lượng cao nhất và tiêu chuẩn thiết kế của họ. Mạnh mẽ và hoạt động dễ dàng cho phép tích hợp trơn tru của ultrasonicators của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi dễ dàng được xử lý bởi Hielscher ultrasonicators.
Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt nhấn mạnh vào ultrasonicators hiệu suất cao có công nghệ tiên tiến và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, Hielscher ultrasonicators là CE tuân thủ và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:
| Khối lượng hàng loạt | Tốc độ dòng chảy | Thiết bị được đề xuất |
|---|---|---|
| 0.5 đến 1,5mL | N.A. | LọTweeter | 1 đến 500mL | 10 đến 200ml / phút | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400ml / phút | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 đến 20L | 0.2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000hdt |
| 15 đến 150L | 3 đến 15L / phút | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
| N.A. | Lớn | Cụm UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ tương hóa và khai thác trên phòng thí nghiệm, thí điểm và quy mô công nghiệp.
Văn học / Tài liệu tham khảo
- Kim, Se Yun; Kim, Sang-il; Kim, Mun Kyoung; Kim, Jinhong; Mizusaki, Soichiro; Ko, Dong-Su; Jung, Changhoon; Yun, Dong-Jin; Roh, Jong Wook; Kim, Hyun-Sik; Sohn, Hiesang; Lim, Jong-Hyeong; Oh, Jong-Min; Jeong, Hyung Mo; Shin, Weon Ho, (2021): Ultrasonic Assisted Exfoliation for Efficient Production of RuO2 Monolayer Nanosheets. Inorganic Chemistry Frontiers 2021.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.