Microrreactor ultrasónico utilizado para estudiar el efecto de ondas mecánicas mediante microscopía electrónica de fase líquida. Crédito:AnanikovLab
El efecto de los ultrasonidos sobre la fase líquida se ha visualizado mediante microscopía electrónica dinámica. El uso del efecto de ondas mecánicas estacionarias que surgen en la fase líquida bajo la acción de una fuente de ultrasonidos externa permite controlar la estructura de los medios de reacción líquidos a nivel micro e influir en el resultado de las transformaciones químicas.
En la actualidad, El ultrasonido es ampliamente utilizado en medicina. industria y una serie de proyectos de alta tecnología. Las características de la interacción del ultrasonido con diversas sustancias se están estudiando intensamente con el objetivo de desarrollar nuevos métodos en biología. medicamento, química y ciencia de los materiales. El ultrasonido de alta intensidad se ha consolidado como una herramienta para realizar transformaciones químicas en condiciones extremas debido a su capacidad para generar grandes cantidades de energía en fase líquida mediante cavitación acústica. Al mismo tiempo, Las ondas mecánicas estacionarias en líquidos han encontrado muchas aplicaciones en tecnologías de procesamiento de alimentos y petróleo.
El estudio estructural realizado por microscopía electrónica de fase líquida utilizando un microrreactor ultrasónico especialmente desarrollado (ver Figura 1) demostró claramente que las soluciones microestructuradas basadas en agua y líquidos iónicos (sales orgánicas existentes en la fase líquida a temperatura ambiente) interactúan con alta frecuencia. ondas sonoras, que conduce a una reordenación de la estructura de las soluciones, acompañado de un cambio en sus propiedades fisicoquímicas.
La combinación del efecto de las ondas mecánicas estacionarias generadas por ultrasonido y las propiedades estructurales y fisicoquímicas únicas de los sistemas líquido iónico (IL) / agua hizo posible llevar a cabo una síntesis controlada de las nanopartículas de oro y paladio demandadas (ver Figura 2).
Irradiación con luz ultravioleta de una mezcla de reacción que contiene una sal metálica soluble en agua, el agua y un líquido iónico permitieron obtener las partículas metálicas deseadas sin el uso de reactivos adicionales. Al mismo tiempo, la realización de la reacción en las condiciones de generación de ondas mecánicas continuas condujo a una disminución significativa del tamaño de partícula debido a un cambio en el modo de reacción y localización de los reactivos en microcompartimentos, que fue demostrado por microscopía electrónica (ver Figura 2).
Utilizando el efecto de ondas mecánicas generadas en el sistema líquido iónico (IL) / agua bajo la acción del ultrasonido para controlar la síntesis de nanopartículas metálicas. Crédito:AnanikovLab
El estudio del mecanismo del fenómeno descubierto mediante microscopía electrónica de fase líquida, así como la espectroscopia infrarroja y la espectroscopia de resonancia magnética nuclear permitieron asumir que la acción de las ondas mecánicas consiste en la transferencia de agua entre diferentes fases, así como en su evaporación parcial con la formación de un nuevo estado estable, que existe debido al flujo continuo de energía mecánica.
En la actualidad, Los medios líquidos a base de agua y líquidos iónicos se utilizan ampliamente en varios campos que no se limitan solo a la química de los nanomateriales. pero también incluyen síntesis orgánica, el procesamiento de recursos naturales renovables, la creación de dispositivos para la generación y almacenamiento de energía, y otros. Desde este punto de vista, el fenómeno descubierto puede encontrar en un futuro próximo incluso más aplicaciones en diversas áreas.
