物理科技生物学-PHYICA

液体古内爱子介质中机械波的可视化

物理学 2022-06-16 23:59:04

泽林斯基有机化学研究所 利用液相电子显微镜研究机械波效应的超声微反应器

信用:AnanikovLab 使用动态电子显微镜观察了超声波对液相的影响

在外部超声波源的作用下,利用在液相中产生的驻波效应,可以在微观水平上控制液体反应介质的结构,并影响化学转化的结果

目前,超声波广泛应用于医学、工业和一些高科技项目

超声波与各种物质相互作用的特征正在得到深入研究,目的是在生物学、医学、化学和材料科学中开发新的方法

高强度超声波已经成为在极端条件下进行化学转化的工具,因为它能够通过声空化在液相中产生大量能量

同时,液体中的驻波机械波在石油和食品加工技术中有许多应用

使用专门开发的超声波微反应器(见图1)通过液相电子显微镜进行的结构研究清楚地表明,基于水和离子液体(室温下存在于液相中的有机盐)的微结构溶液与高频声波相互作用,导致溶液结构的重排,并伴随着其物理化学性质的变化

超声波产生的机械驻波效应与离子液体/水系统独特的结构和物理化学性质相结合,使得控制合成所需的金和钯纳米粒子成为可能(见图2)

用紫外光照射含有水溶性金属盐、水和离子液体的反应混合物,可以在不使用额外试剂的情况下获得所需的金属颗粒

同时,在产生连续机械波的条件下进行反应,由于反应模式的改变和试剂在微室中的定位,导致颗粒尺寸显著减小,这通过电子显微镜得到证实(见图2)

利用超声波作用下离子液体/水体系中产生的机械波效应来控制金属纳米粒子的合成

信用:AnanikovLab 使用液相电子显微镜、红外光谱和核磁共振光谱对所发现现象的机理进行研究,使得有可能假设机械波的作用包括水在不同相之间的转移,以及水的部分蒸发形成新的稳定状态,这种状态由于机械能的连续流动而存在

目前,基于水和离子液体的液体介质广泛应用于各种领域,不仅仅限于纳米材料的化学,还包括有机合成、可再生自然资源的加工、能源产生和储存装置的制造等

从这个角度来看,发现的现象可能会在不久的将来在各个领域找到更多的应用

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