Ses dalgaları demir tozu ve sudan tuz, pH ayarlayıcı ya da yıkama gerektirmeyen manyetik nanopartiküller üretildi

Bir araştırma ekibi, kavitasyon etkisiyle demir tozunu suyun içinde çözünmeden doğrudan manyetik demir oksit nanopartiküllerine dönüştürdü. Ultrasound dalgalarıyla gerçekleştirilen süreçte, demir tuzu kullanılmadan, pH ayarlayıcı madde eklenmeden ve partiküllerin yıkamasına gerek kalmadan 32 nanometre çapında spinel yapılı demir oksit nanopartikülleri elde edildi. Deneyler sırasında en yüksek dönüşüm veriminin 40 derece sıcaklıkta %68,5’e ulaştığı belirlendi.

Son yıllarda manyetik nanopartiküller; tıp alanındaki ilaç taşıma ve kanser tedavisi uygulamaları ile çevre teknolojilerindeki su arıtma süreçlerinde yaygın olarak kullanılıyor. Ancak mevcut üretim yöntemleri genellikle demir tuzlarının kimyasal indirgenmesini gerektiriyor, çok aşama içeren bir yapı sergiliyor ve büyük miktarlarda atık su üretiyor. Bu nedenle hem maliyetli hem de çevresel yükü yüksek olan bu süreçlerin yerine daha sade bir alternatif arayışı sürüyor.

Ses dalgalarıyla tetiklenen basit üretim yöntemi

Araştırmacılar, 43 kilohertz frekansında ultrason uygulayarak demir tozu ve su karışımını işledi. Yirmi dört saat süren işlem sonucunda demirin büyük bölümü istenen manyetik demir oksit yapısına dönüştü. Ortalama 32 nanometre boyutundaki partiküller, gram başına 85,6 emu değerinde magnetizasyona ulaştı; bu da malzemenin pratik uygulamalarda kullanılabilecek yeterli manyetik tepki gösterdiğini ortaya koydu.

Bu yöntemde demir tuzu gibi öncü madde kullanılmaması ve yıkama adımı atlanması, süreci geleneksel kimyasal yöntemlerden ayıran temel özellik. Üretimin tek ham maddesi olarak demir tozu ve su yeterli olurken, ortaya çıkan ürün doğrudan kullanılabilir formda elde ediliyor.

Kavitasyon etkisi demirin yüzeyini sürekli yenileyerek oksitlenmeyi hızlandırıyor. Bu sayede katı demir tozu, çözünmeden manyetik nanopartiküllere dönüşebiliyor ve ek kimyasal madde gerektirmiyor.

Araştırma ekibi

Resyumantasyon ya da yüzey yenilenmesi olarak bilinen bu fiziksel olayın, demirin oksitlenme sürecini nasıl hızlandırdığı araştırmacıların dikkat çeken bulgularından biri. Kimyasal katkı maddesinden arındırılan bu yaklaşım, laboratuvar ölçeğinin ötesinde endüstriyel üretimin de önünü açabilecek potansiyele sahip.

Daha temiz ve ekonomik bir üretim yolu

Geleneksel yöntemlerin aksine demir tuzu kullanılmaması, pH ayarlayıcı gerektirmemesi ve yıkama aşamasının kaldırılması sürecin maliyetini düşürüp atık miktarını azaltıyor. Elde edilen manyetik nanopartiküllerin tıp ve çevre teknolojilerindeki uygulamalara doğrudan uyarlanabileceği değerlendiriliyor.

Araştırmacılar, yöntemin ölçeklendirilmesi halinde ticari üretim için uygun olabileceğini belirtiyor. Yöntemin daha geniş demir kaynaklarıyla denenmesi ve farklı partikül özelliklerinin ayarlanması yönündeki çalışmaların devam edeceği ifade edildi.