Name: 分子、イオン、および音響キャビテーションと固体粒子を活性化 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-04-11T21:30:00.000+00:00
Duration: 14 min 22 s
Description: 学ぶ音響キャビテーションによるイオンと固体の活性化方法。高周波超音波を用いてウランの発光や白金ナノ粒子コロイドの調製を実演し、均一系と不均一系での化学反応性を探索する。

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著者は、フランスのANR（ANR-10-BLAN-0810 NEQSONを付与）とCEA / DEN /マルクールを承認したいと思います。

ウランソノルミネッセンスの1。測定サーモスタット円筒sonoreactor 203または607 kHzの超音波を与える高周波トランスデューサの上面に取り付けられている。 20kHzの低周波超音波で超音波照射は、反応器の頂部に配置された再現性の1cm 2のチタンホーンを用いて行われる。発光スペクトルを液体窒素に結合された分光計を用いて230から800 nmの範囲に記録されているCCDカメラを冷却した。出口ガス中の水素は、四重極質量分析計（MS）を用いて分光学的研究と同時に測定される。 <ol><li>しっかりと高周波トランスデューサーとガラス部分に20 kHzのホーンを保持しているテフロンのふたの上にガラス部分を取り付けることによりsonoreactorを準備します。移動ステージ上sonoreactorを入れて、発光分光計の入射スリット上に二つのミラー原子炉の中心と、画像にとしての位置を調整します。 </lI&gt; <li>加熱下で濃縮のHClO 4の最小容量のCETAMA / CEAフランスが提供する重み付きUO 3サンプルを、溶解して過塩素酸ウラニル溶液を調製。その後、希釈のHClO 4と溶液の量を調整します。 H 3 PO 4でウラニル溶液を調製するにUOを、濃縮のHClO 4中で3つのサンプルを溶解し、湿った塩に得られた溶液を蒸発させ、0.5 MH 3 PO 4の所望の体積で、 ​​後者を溶解する。 </li><li> sonoreactorに勉強するソリューションを置く。しっかりと20 kHzのホーンを交換してください。 sonoreactor上に熱電対および入口ガス管を追加し、質量分析計の入口に出口ガス管を接続する。 </li><li> 〜0-1℃の低温槽に置く少なくとも30分間、100ml /分の流速で溶液中にアルゴンバブルを聞かせてArおよびH 2 MS信号を次の開始。 </li><li> MS信号が一定の場合、超音波発生器のスイッチを入れる（60-80 Wの高周波オン、または35 Wで20 kHzの一つのいずれか）と約10℃の定常状態温度まで約20分間待っはsonoreactor内部に到達する。 H 2 MSシグナルは、キャビテーションと水の超音波分解を示す、増やす必要があります。 </li><li> sonoreactorを中心に光を通さないボックスを閉じて、良好な信号強度を確保するために、300秒の間、音ルミネセンススペクトルは、各測定を開始。各波長間隔の信号対雑音比を増加させ、必要な場合、二次光フィルタを配置する3つのスペクトルを作る。 </li><li> SLのスペクトルを測定した後、超音波発生装置のスイッチをオフにし、素敵なベースラインに達するまで、MS信号を測定保つ。同時に、寄生光のスペクトルSLを補正することを可能にする米国の非存在下での発光スペクトルを測定する。 </li></ol> （IV）水溶液中のPt 2。ソノケミカル削減<ol><li> &lt;H 2から始めて5グラム/ Lの白金（IV）溶液を調製します/サブ&gt;のPtCl 6·6H 2 Oの塩。備考：白金塩は、光と湿気に敏感である。不活性雰囲気下で、残りの塩を維持し、可能な場合、不活性ガス雰囲気のグローブボックス内に重み付け手順を行う。 </li><li>ヒュームフードの下では、ダブルジャケット（ 図6）を装備した50ミリリットルの気密ガラス反応器を設置した。 <img alt="図6" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51237/51237fig6highres.jpg" width="500" /> 図6：Ptのための実験のセットアップ（IV）の20 kHzでソノ削減1の最大電力の750 Wに20 kHzの超音波の超音波発生装置、2圧電セラミックトランスデューサ、3チタンホーン、4サーモスタット付き反応、5。。。。。 。ガス入口、6。サンプル出口、7。熱電対、8。PTFE製リング。 </li><li> Pt-100温度サーモ反応器を装備カップル、隔壁、PTFEガス入口、また100ml /分の範囲内の較正流量計とガス出口。水トラップ（モレキュラーシーブ）に、最終的にガス質量分析計にガス出口を接続します。 注意：COは非常に有害化合物であるため、ヒュームフード内のガスを排出するようにしてください。実験室でのCOガス検知器は必須です。 </li><li>原子炉の上部にある、20 kHzの発電機から供給される圧電変換器と1cmの²のチタンプローブを固定します。ソノトロード先端が反応器の底部から約2センチメートルであることを確認します。 </li><li>実験前に、冷却装置を起動し、-18℃に温度を設定その間に、反応器内の50mlの脱イオン水を導入し、アルゴン/ CO（10％）ガス流量は約100 ml /分で深い溶液内にバブリングさせる。ガス出口流量をチェックすることで、大きな漏れがないことを確認してください。ソノトロード先端が1〜2センチメートルの表面の下にあることを確認してください液体と気体生成物の監視を開始します。 </li><li> 10から15分後、わずかに液面下のガス注入口を固定し、冷却装置が設定温度に達すると、17 W /ミリリットルの音響パワーと超音波照射を開始します。 </li><li>超音波照射の15〜20分後、温度を40℃付近に定常状態に達したことを確認するそうでない場合は、この要件を満たすために冷却装置の設定を変更する。 </li><li>ステンレス鋼針を装備した注射器の助けを借りて、H 2のPtCl 6溶液の正確な量を取る。慎重に隔壁を通して針を導入し、ソノトロード先端下のキャビテーションゾーン内でソリューションを注入する。優しく溶液をポンプアウトし、最終的に1ミリリットルのサンプルを採取することで、注射器を洗浄する。 15から30分の一定の時間間隔でサンプリング手順を繰り返します。 </li><li> αの希釈後にICP-OES分析により、溶液中の白金イオンの合計濃度の変化を測定する0.3のHNO 3中liquots。一方、（IV）UV / Vis分光260 nm帯に従うことにより、システム内のイオンのPtの量を決定する。 </li><li>とすぐに何白金イオンが溶液中で検出することができないように、超音波照射のスイッチをオフに、ガスバブリングやチラーをオフにします。反応器からの白金ナノ粒子懸濁液を取る。 </li><li>分析をTEMの前に、少なくとも20分間高回転（20414×g）で懸濁物を遠心分離してみてください。慎重に上清を除去し、付着物を保存、真空下室温で乾燥した後、または少量の水の中にそれを残す。 </li><li>いくつかのサンプルが集中することは非常に困難であることができ、より長い遠心時間を必要とすることができる。それが成功しなかった場合は、超音波照射の間に溶液中に放出され大きなチタン粒子から白金ナノ粒子を分離した後、上澄み液を、この時間を維持するためにのみ、この手順を使用します。 </li><li>上清の1滴を分散させるまたは無水エタノールまたはイソプロパノール中で乾燥させた製品の数ミリグラム。カーボン被覆銅グリッド上サスペンションの預金一滴と溶媒の全蒸発させた後、高分解能電子顕微鏡分析に進みます。 </li></ol>プルトニウムコロイドの3。ソノケミカル合成マルクールにおいて、ATALANTE機能は、いくつかのホットラボを備え、核燃料サイクルのための研究開発に専念する細胞株をシールドされている。グローブボックスのいずれかがアクチニドの音響化学反応の研究に専念しています。 <ol><li>純水50ml中のPuO 2（SのBET = 13.3メートル2 / g） を 、200mgのサスペンドグローブボックス内に配置ソノ反応器中。 </li><li>タイトなテフロンリングおよび20 kHzの超音波プローブを用いて原子炉を装備。各実験の前に、キャビテーションの最大効果を確保し、先端の侵食から得られた溶液中のチタン粒子の蓄積を避けるために、新しいチップをねじ込みます。 </li&gt; <li>超音波はスイッチオンされた後、溶液中の温度上昇を管理するのに十分低いグローブボックスの外側に位置クライオスタット（フーバーCC1）の温度を設定します。冷却システムは、バリアの外側に放射性汚染を避けるために熱交換器を備えていることに留意されたい。溶液の温度を制御するために細胞内に密熱電対を挿入する。 </li><li> 20分間超音波処理（100 ml /分）の前に、純粋なアルゴンを溶液にバブリングを可能にする。アルゴン泡立ちが音響キャビテーションの最大効果を確実にするために全体の超音波処理実験中に適用されることに注意してください。 </li><li>必要な音響パワーP 交流溶液に配信（17 W / cm 2）を得るために、適切な振幅（〜30％）に超音波発生器を設定する。音響パワーが以前に熱プローブ法22を用いて測定されることに注意してください。 （得られた溶液中の過酸化水素の蓄積を適切な条件を用いて超音波処理した水分子の均一の解離によって誘導されるヒドロキシルラジカル）の組合せから以前にシステムを較正し、実験の再現性を可能にするように純水中で測定される。 </li><li>超音波発生装置にスイッチとのPuO 2溶液を超音波処理。溶液中で30℃の温度を得るために、クライオスタットの設定を調整します。 </li><li>コロイドは（照射の5-12時間後に）形成されると、スイッチオフの超音波発生器を、固相を除去するために10分（22,000×g）で遠心分離管中に、遠心分離に溶液を移す。 </li><li> UV-可視分光器は、その後、Puのコロイドの直接分析および特徴付けのために使用することができる。超音波処理中に、H 2の反応速度は、O、超音波照射下での溶液中の2蓄積はまた、サンプリングされた溶液500μlに希釈した後に410 nmの（ε= 780センチメートル-1 M -1）で比色法で測定することができる続いて遠心分離- （0.01M [N 2 H 5] [NO 3] 2のHNO 3の2×10 -2 M）500とμLTiOSO 4。 </li></ol>

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</ol>

著者らは、開示することは何もありません。

音ルミネセンスとソノケミストリーの成功を観察するための最も重要なパラメータは以下のとおりです。1）厳格で飽和ガスの制御と超音波処理中のバルク温度は、2）超音波周波数を慎重に選択する、3）消光を防止するために、超音波処理し、溶液の最適な組成物を用いた。 ソノ反応の反応速度だけでなく、音ルミネセンスの強度は、超音波に提出溶液の温度に非常に敏感である：ほとんどの &quot;いつもの&quot;化学反応の速度論とは対照的に、ソノプロセスの割合は、バルクの温度に下がる1。音ルミネセンスは、同様の挙動を示す。これは、液体を加熱することに関連した蒸気圧の上昇の直接的な結果である。溶媒の量は大きくソノプラズマ消光につながる気泡の内部に入る蒸気圧が高い。このため、最大ソノYを取得するield又はソノルミネッセンスの最大強度は、任意の実験は可能な限り低温で行うべきである。 Cは5倍に低下する音ルミネセンスの強度を生じる30°〜11°Cのバルク温度の上昇：この原理をアルゴンで飽和水におけるソノ音ルミネセンスによって実証することができる。 <p cla...

このような固体表面の洗浄、液体の脱気、材料科学、環境修復、医学などの多数の産業および研究分野での電力の超音波の使用は、過去10年の間に1注目されている。超音波治療は、コンバージョンを増加歩留まりを向上させ、均一溶液中でだけでなく、異種システムでの反応を開始します。一般的には、液体中の超音波振動の物理的および化学的影響は、電源2の超音波を照射して液体中の微小気泡の内破崩壊音響キャビテーション又は、換言すれば、から生じることが認められている。キャビテーション気泡の激しい内破は、化学的活性種とソノルミネッセンスの形成に関与している気泡の気相中での一過性の極端な条件を生成する。それにもかかわらず、議論はまだそのような極端な条件の起源にわたって継続されます。分光analysi音ルミネセンスのSは良いバブル崩壊時に発生するプロセスを理解するのに役立ちます。水中では、希ガスで飽和し、音ルミネセンススペクトルは、OHから構成されています（2Σ+-X 2ΠI）、OH、（C 2 S +-2 S +）のバンドや紫外線からの近赤外部分に至るまで幅広い連続発光スペクトル3の。 OH（2Σ+の-X 2Πi）の発光バンドの分光分析は、水、4,5の超音波分解の間に非平衡プラズマの形成を明らかにした。低い超音波周波数で、ブラウ振動分布を有する弱励起プラズマが形成される。これとは対照的に、高周波数の超音波で、崩壊内のプラズマは、強力な振動励起のための代表的な展示Treanorの動作を泡。振電温度（T VとT e）は少なくともより激しいintrabubble状態を示す超音波周波数と共に増加高周波数の超音波。 原則として、各キャビテーション気泡は、プラズマ化学マイクロリアクターは、バルク溶液のほぼ室温で高エネルギープロセスを提供すると考えることができる。フォトン気泡の内部に生成される「ホット」粒子は、従って、それらの化学反応性を増加させる溶液中の非揮発性種を励起することができます。希釈溶液内の光子吸収/再放射、および「ホット」粒子との衝突を介して励起は、より高いウラニル濃度6に寄与する：例えば、酸性溶液中ウラニルイオンの超高音ルミネセンスの機構は、ウラン濃度によって影響される。キャビテーション気泡によって生成される化学種は、任意のテンプレートまたはキャッピング剤なしに、金属ナノ粒子の合成のために使用することができる。アルゴンを散布し、純水では、白金（IV）のソノ減少が生じる単分散nanoparticを分割ソノ水分子から発行された水素によって起こる金属白金7のレ。音響化学還元は、ギ酸またはAr / COガス混合物の存在下で、マニホールドを加速する。 多くの以前の研究は、化学的活性化8,9に加えて機械的効果に起因する分割された固体の表面を活性化するために超音波の利点を示している。キャビテーション気泡の大きさよりもはるかに少ない小さな固体粒子は崩壊の対称性を乱すはありません。キャビテーションイベントが大集合体の近くや延長面付近で発生した場合しかし、バブルがクラスタ脱凝集し、固体表面侵食につながる超音速ジェットを形成し、非対称的に崩壊する。アルゴンでスパージ純水中の二酸化プルトニウムの超音波処理は、両方の物理的および化学的効果10にプルトニウム（IV）の安定なナノコロイドの形成を引き起こす。

<table><tbody><tr><td>20 kHz 超音波発生器</td><td>Sonics Vibracell</td><td></td><td></td></tr><tr><td>多周波発生器 AG 1006</td><td>T&C電力変換</td><td></td><td></td></tr><tr><td>クライオスタット RE210&nbsp;</td><td>ラウダ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>分光計 SP 2356i</td><td>ローパー・サイエンティフィック</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CCD カメラ SPEC10-100BR 液体窒素冷却</td><td>ローパー・サイエンティフィック</td><td></td><td></td></tr><tr><td>四重極質量分析計 PROLAB 300</td><td>サーモサイエンティフィック</td><td></td><td></td></tr><tr><td>遠心分離機 シグマ 1-14</td><td>シグマ・アルドリッチ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>H2PtCl6</サブ> 6H<サブ>2</サブ>O</td><td>シグマ-アルドリッチ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AR;Ar/COガス</td><td>空気、液体</td><td></td><td></td></tr><tr><td>、ウラン、プルトニウム化合物</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>過塩素酸</td><td>Sigma-Aldrichの研究所で調製 Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr>, <tr><td>リン酸</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>, ギ酸</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

分子、イオン、および音響キャビテーションと固体粒子を活性化

Activating Molecules, Ions, and Solid Particles with Acoustic Cavitation

核形成、成長、および電源超音波に提出液体中の微小気泡の内破崩壊：超音波の化学的および物理的効果は、音の波を有する分子の直接的な相互作用からではなく、音響キャビテーションを生じていない。気泡の激しい内破は、化学的に反応性の種の形成に光、という音ルミネセンスの放出につながる。本稿では、我々は極端なintrabubble条件や溶液中での音響キャビテーションの化学反応性の研究を可能にする技術が記載されている。希ガスを散布した水の音ルミネセンススペクトルの分析は、非平衡プラズマ形成のための証拠を提供する。フォトン及びキャビテーション気泡によって生成された「ホット」粒子は、それらの化学反応性を増加させる溶液中の非揮発性種を励起することができます。例えば酸性溶液中ウラニルイオンの超高輝度音ルミネセンスのメカニズムは、ウラン濃度に応じて変化する：sonophotoluminescenceは希釈溶液中で支配し、衝突励起はより高いウラン濃度で貢献しています。二次音響化学製品は、気泡の内部に形成されている化学的活性種に起因するが、その後、液相中に拡散し、様々な製品を形成するために、溶液前駆体と反応することができる。例えば、純水中でのPtの音響化学還元（IV）は、任意のテンプレートまたはキャッピング剤なしの金属白金の単分散ナノ粒子のための革新的な合成経路を提供しています。多くの研究は、分割された固体を活性化するために超音波の利点を明らかにする。一般に、超音波の機械的効果が強く、化学的効果に加えて、異種システムに寄与する。具体的には、純水中でのPuO 2粉末の超音波分解は、両方の効果にプルトニウムの安定したコロイドが得られます。

ウラニルイオン音ルミネセンスはのHClO 4溶液において極めて弱い：UO 2 2 +イオンによる典型的な光吸収が500 nm以下の観測されるものの、興奮（UO 2 2 +）*（512 nmおよび537 nmでの中央）からの輝線はほとんど見られない（ 図1）。 UO 2 2 +のSLが消光される。この消光は協調水分子11月13日によって励起ウラニルイオンの還元に起因することができます。 •→UO（UO 2 2 +）* + H 2 O 2 + + H + + OH <p class="jove_content" fo:keep-together.within-pa...

パワー超音波に提出した液体中の音響キャビテーションは音ルミネセンスとして知られる、珍しい化学反応性と発光の起源である崩壊泡、内部の過渡的な極端な条件を作成します。希ガスの存在下では、非平衡プラズマが形成されている。 「ホット」粒子と崩壊する気泡によって生成された光子は、溶液中の化学種を励起することができる。

The chemical and physical effects of ultrasound arise not from a direct interaction of molecules with sound waves, but rather from the acoustic ...

以下の一連の実験の全体的な目的は、音響キャビテーション下での均一系および不均一系におけるイオンと固体の活性化を実証することである。これは、アルゴンで飽和させたリン酸中のウランイオン冷却溶液に高周波超音波を照射することによって達成される。励起されたウランの発光は、暗室で目視で確認でき、分光計で測定することが可能である。第2ステップとして、アルゴン・一酸化炭素混合ガスで飽和させた純水中で白金(IV)を化学還元し、白金ナノ粒子の安定コロイドを調製します。次に、純水中の二酸化プルトニウム懸濁液を希釈することにより、プルトニウムコロイドを調製します。アルゴンで飽和させてください。結果から、飽和ガス超音波周波数、バルク温度、および超音波処理溶液の組成が、効率的なソノルミネッセンスおよびソノケミカル活性にとって最も重要なパラメータであることが示されました。ソノケミストリーは音響キャビテーション、言い換えれば、超音波を照射した流体中でのキャビテーションバブルの急激な崩壊から生じます。原理的に、各キャビテーションバブルは、ほぼ室温の溶液において高エネルギープロセスを提供するマイクロリアクターとして考えることができます。老化（セネッセンス）の研究は、気泡崩壊時に到達する極限状態の性質や化学反応のメカニズムなど、ソノケミストリー分野における重要な疑問への回答に寄与します。超音波照射下で貴金属を還元できる可能性があるため、この手法の意義はナノ粒子懸濁液の形成や触媒の合成にまで及びます。私たちがこの手法を考案したのは、複雑な系における超音波照射下の二酸化プルトニウムの溶解挙動の研究を開始したときでした。純水で得られた結果は驚くべきものであり、したがって、単純かつ制御された方法でプルトニウムOIDを調製できる可能性が示されました。まず、装置を準備して測定を開始します。200から600 kilohertzの範囲で超音波を供給するため、多周波数発生器に接続された高周波トランスデューサを使用してください。クランプを使用して、トランスデューサーにしっかりと固定します。サーモスタット付き円筒形ソノリアクターを使用します。トランスデューサーとソノリアクターの組み立て体を、遮光ボックス内の移動ステージ上に配置します。この時点ではボックスは開けておきます。次に、リアクターの中心が分光計の入射スリットに結像するように配置します。液体窒素冷却CCDカメラを接続した分光計を用いて発光スペクトルを記録するため、超音波リアクターの領域への視線が確保されている必要があります。続いて、リン酸で調製した尿溶液を超音波リアクターに加えます。ここで、200から600 kHzの超音波に加えて250 mLが添加されます。これを生成するために20 kHzの超音波を使用することが可能です。1 cm²のチタン製ホーンを、ソノリアクターに適合するテフロン製蓋に取り付けます。リアクターに蓋をしっかりと被せます。次に、超音波リアクターに熱電対を挿入します。リアクターのガス入口チューブにアルゴンガス源を接続します。出口ガスチューブを四重極質量分析計の入口に接続し、ソノリアクターへの接続を完了させます。水素ガスを調べるには、クライオスタットの電源を入れ、温度を約0〜1°Cに設定します。アルゴンを100 mL/minの流量で溶液中に流し始めます。その間、質量分析計の信号が安定した時点で、アルゴンおよび水素信号のモニタリングを開始します。約30分後、高周波超音波発生器を60 wattsでオンにします。15〜20分後に約10 °Cの定常状態温度に達したら、分子状水素の質量分析計信号が増加していることを確認し、キャビテーションと水の分解が起こっていることを示します。ソノリアクターの目視確認を行うこともできます。尿のソノルミネッセンスは、肉眼で観察可能です。遮光ボックスを閉じます。スペクトル測定の準備を行います。ソノルミネッセンスの測定を開始してください。各スペクトルを300秒間記録します。サウナ発光スペクトルの測定後、超音波ジェネレーターの電源を切ります。寄生光の影響を補正するため、超音波がない状態での放出スペクトルを測定してください。また、ベースラインが安定するまで質量分析信号の測定を継続します。この実験は必ずドラフトチャンバー内で行ってください。まず、5 g/Lの白金(IV)溶液を調製します。次に、50 mLの気密式二重ジャケットガラス反応器を設置します。リアクターに白金100熱電対とセプタムを装着し、100 milliliters per minuteの範囲で校正された流量計を備えたPTFE製の入口チューブおよび出口チューブを接続します。入口チューブを10%carbon monoxideを含むアルゴンガス源に接続します。出口チューブをウォータートラップに接続し、最終的にガス質量分析計に接続します。リアクター上部から、脱イオン水を50 milliliters導入します。20 kilohertzのジェネレーターに接続された正極電極トランスデューサーを備えた、1 centimeter四方のチタン製プローブを固定します。TROチップがリアクターの底部から約2 centimetersの距離にあることを確認してください。実験開始の約5分前にチラーを起動し、温度を-18 °Cに設定します。アルゴン・一酸化炭素ガスの流量を約100 mL/minで開始します。ガスは溶液の深いところで泡立っている必要があり、TROチップは液面から1〜2 cm下に配置してください。10〜15分後、ガス入口を液面よりわずかに下に固定します。チラーが設定温度に達したら、17 W/cm²の音響出力で超音波照射を開始し、温度が約20 °Cになるまで15〜20分間待ちます。ステンレス針を装着したシリンジを用いて、5 g/Lのクロラールプラチン酸溶液を正確に1 mL分採取します。この実験では、シリンジをリアクターのセプタムまで移動させます。ニードルを慎重にセプタムに通し、キャビテーションゾーン内、つまりサウンドチップの下に溶液を注入します。溶液をゆっくりと出し入れして、シリンジ内を洗浄します。1 mLのサンプルを採取した後、シリンジを取り出します。このシリンジを使用して、15〜30分の一定の間隔で溶液をサンプリングします。サンプルが準備でき次第、各1 mLのサンプルを分注し、白金イオン濃度を測定します。260 nmのバンドを用いた紫外可視分光法により、システム内の初期状態および約30分後の白金(IV)イオン量を測定し、溶液中に白金イオンが検出されなくなるまで確認します。20 °Cで約3時間経過後、超音波照射、ガス、およびチラーを停止します。プラチナナノ粒子懸濁液を反応容器から取り出します。次に、本ビデオで用いる透過電子顕微鏡用の試料を調製するため、懸濁液を数滴、1〜4 mLの無水エタノールに分散させます。この懸濁液を1滴取り、カーボンコート銅TEMグリッド上に滴下します。溶媒を完全に蒸発させた後、アクチノイドのソノ化学反応を研究するための分析に進みます。Atlan社のこのようなグローブボックスを使用してください。装置の構成は、20 kHzのSona Road、密閉用のテフロン製リング、およびガス供給源、温度制御、ガス出力サンプリング、またはその他のニーズのためのアクセスポイントを使用した以前の実験と同様です。ソノケミカルリアクター内で、酸化プルトニウム粉末を純水に懸濁させます。超音波プローブを取り付け、クライオスタットの温度を設定し、アルゴンガスを導入して5時間から12時間超音波処理を行い、コロイドを形成させます。得られた溶液を遠心分離し、UV-vis分光法およびX線吸収微細構造分光法（EXAFS）のためのスナトコロイドを回収します。黒色の曲線は、アルゴン存在下でウラニルイオンを含まない0.2 Mのコロイド溶液の発光スペクトルを示しています。溶液は10 °Cに保たれ、65 Wの203 kHz超音波を照射します。スペクトルでは、310 nmを中心とするヒドロキシラジカルの放出と、紫外線から近赤外線まで広がる広範な連続スペクトルが確認されます。青色の曲線は、0.1 Mの尿素イオン存在下における同溶液の放出スペクトルを示しています。崩壊する気泡から放出される250から450ナノメートルの範囲の光子は、ウランイオンによってほぼ完全に吸収されます。512および537ナノメートルにおける励起イオンの放出線は非常に弱いです。これらを、黒色および青色の背景における0.5モーラーリン酸のソノルミネッセンススペクトルと、ウランイオン存在下での0.5モーラーリン酸のスペクトルと比較してください。スペクトルは、10 °C、203 kHzの超音波、61 Wの条件下で測定されました。496 nm、517 nm、および540 nmにおける強い放出線は、励起されたウラニルイオンによるものです。これは、リン酸との錯体形成によって、水分子によるウラニルの消光が効率的に抑制されることを明確に示しています。アルゴン・一酸化炭素雰囲気下の純水における白金(IV)のソノケミカル還元における濃度の経時変化をここに示します。温度は20 °Cです。水色の曲線と濃い青色の曲線は、それぞれ分子状水素と二酸化炭素の濃度を示しています。これらの曲線は、10分後に超音波照射を開始したときに上昇し始めます。出力は0.35 watts per milliliterです。30分後にPlatinum fourを添加し、測定を行います。濃度は時間とともに着実に減少します。白金(II)の濃度は0から最大値まで着実に上昇した後、再び0に戻りますが、推定される白金(0)の濃度は単調に増加します。超音波照射下において。本システムは白金ナノ粒子を生成し、透過電子顕微鏡で観察します。これらのナノ粒子およびそれらが分散しているコロイドの画像をここに示します。この多周波数化学デバイスを習得すれば、多種多様なシステムに適用することが可能です。この方法を試みる際は、溶液中で白金のソノケミカル還元を誘導するために、すべての実験条件、特にガス雰囲気と温度を制御することが非常に重要である。この手法の展開により、ソノケミストリー分野の研究者が超音波下での白金の励起を探索する道が開かれた。白金を扱う際は極めて危険であることに留意されたい。慎重な取り扱い、適切なインフラストラクチャ、および実験者のトレーニングが必要です。

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Research

JoVE Journal

Chemistry

化学

ヒト白血病細胞の選択的損傷は、白血病細胞および正常造血細胞の化学療法前処理の有無にかかわらず、低周波超音波を適用する新しいアプローチを通じて達成することができます。...

未処理および処理腫瘍細胞のソニック感受性を決定するための生成およびパルス低周波超音波の定量分析

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作製とAcoustofluidicのデバイスの動作は、粒子のフォーカシングSheathlessためのバルク弾性定在波を支援

マイクロ流体チップを作製し、タンデムバブル生成用の金ドットと、その近くのシングルセルパターニング用のフィブロネクチン被覆島を生成しました。得られた流れ場は、粒子画像速度測定によって特徴付けられ、細胞膜ポレーション、膜変形、細胞内カルシウム応答など、さまざまな生体効果の研究に使用されました。...

単一細胞レベルでのキャビテーション気泡（複数可） - 細胞相互作用し、得られた生体効果を調査するための表面パターニングとマイクロ流体システム

このプロトコルは、近赤外パルス レーザー光と強力集束超音波 (HIFU) の両方に同時暴露により、ファントムに生じるキャビテーションの制御可能な核生成を示します。キャビテーションの活動は、HIFU...

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立って二周波励起表面波による微小物体操作

リフトオフフォトリソグラフィ、ナノ深度反応性イオンエッチング、室温プラズマによる音響ナノ流体用の表面音響波作動装置の積層を用いたナノ高位チャネルの作製を実証する単結晶リチウムニオブベートの表面活性化多層結合は、同様にニオブテリチウムを酸化物に結合するのにも同様に有用である。...

音響ナノ流体工学のための表面音響波作動を組み込んだナノ高さチャネルの作製

リチウムニオベート上のプレート電極の直流スパッタリングを介した圧電厚度モードトランスデューサの作製について説明する。さらに、トランスデューサホルダーと流体供給システムで信頼性の高い操作が実現され、インピーダンス分析、レーザードップラービブロメトリー、高速イメージング、およびレーザー散乱を用いた液滴サイズ分布によって特性評価が実証されます。...

微粒化およびアユースト流体のための厚さモード圧電デバイスの作製と特性

提示された実験プロトコルは、薬物送達および/または他の生物効果の成功に必要な条件の調査を可能にすることを目的として、細胞培養装置におけるキャビテーション活性のリアルタイム測定を行うために使用することができる。...

キャビテーション強化療法の研究

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細胞への分子化合物の送達を強化するためのアキュトー流体デバイスの組立と操作

2つの気泡間の合体技術に基づく単一のトラップ音響気泡の形状振動を制御するための高速で信頼性の高い技術が提案されています。定常状態で対称的に制御された気泡形状振動により、気泡界面近傍で発生する流体の流れを解析できます。...

音響浮上システムにおける非球面気泡振動によるマイクロストリーミングの誘導

学ぶ音響キャビテーションによるイオンと固体の活性化方法。高周波超音波を用いてウランの発光や白金ナノ粒子コロイドの調製を実演し、均一系と不均一系での化学反応性を探索する。

分子、イオン、および音響キャビテーションと固体粒子を活性化

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