Synthesis of ZnS nanoparticeles in ultrasonic media by two different chemical methods

 

لینک دانلود مقاله:

https://www.civilica.com/Paper-ICNN05-ICNN05_077=Preparation-of-ZnS-nanoparticeles-in-ultrasonic-media-by-two-different-chemical-methods.html

 

چکیده:

دراین کار نانو ذرات سولفید روی(NPs) با دو روش در حضور امواج فراصوت و روش هیدروترمال(رسوب شیمیایی ساده و روش بیولوژیکی) سنتز شدند، نتیجه ی سنتز NPs به دست آمده از تیوریا و روی استات دهیدراته در روش اول با روشی که سدیم سولفات و نیترات روی و گلوکز به عنوان عامل پوشش دهنده و تثبیت کننده استفاده شده بودند، مقایسه می شود. اندازه متوسط کریستال های نمونه با استفاده از فرمول دبای-شرر از پهنای کامل در میانه ی بیشینه مقدار XRD محاسبه شده است که این اندازه در مقیاس نانو می باشد. میانگین اندازه نانو ذرات روی سولفید برای روش اول 12.62 و برای روش دوم  18.7 نانومتر است. گاف اپتیکی پودرهای مختلف روی سولفید از مطالعات اسپکتروسکوپی UV-Visible محاسبه شده بود. مطالعت UV اندازه میانگین روش اول را 10.5 و روش دوم را 9.3 نانومتر نشان داده بود. ترکیب شیمیایی نانو ذرات با استفاده از اسپکتروسکوپی تبدیل فوریه فروسرخ مورد بررسی قرار گرفت است.

بررسی طیف FT-IR و Raman آب در حضور میدان مغناطیسی و تأثیر آن بر جوانه زنی گروهی از بذر و غلات و حبوبات

 

چكيده:
آب، ضروري ترين ماده براي ادامه حيات همه موجودات زنده است كه زندگي ، كار، صنعت و كشاورزي بدون آن امكان پذير نيست . مطالعات حاكي از آن است که برخي ويژگي هاي فيزيكي آب در حضور ميدان مغناطيسي تغيير مي كند. آب مغناطيسي شده به علت كشش سطحي كمتر ، حلاليت بالايي دارد و درنتيجه قدرت جذب عناصر تغذيه اي توسط گياهان آبياري شده با آب مغناطيسي بالا مي رود. در تحقيق حاضر آب يونيزه به دو صورت ساكن در دستگاه و چرخشي با سرعت 1 ليتر بر دقيقه به مدت 30، 60، 90، 120، 150 و 300 دقیقه در ميدان الكترومغناطيسي با شدت 60 ميلي تسلا قرارگرفت. طيفهاي رامان و FT-IR آب های مغناطیسی شده با يكديگر و با گروه كنترل (بدون قرار گرفتن در معرض ميدان ) مقايسه شد . در بررسي طيف رامان تفاوتي بينگروههاي مغناطيده با يكديگر يا با گروه كنترل مشاهده نگرديد. اما مقايسه طيفهاي FT-IR افزایش شدت جذب را به موازات افزايش زمان قرارگيري آب در ميدان مغناطيسي تا 2/5  ساعت نشان داد و پس از آن تا 5 ساعت تغييري در طیف FT-IR مشاهده نگرديد . نتايج نشان مي دهد كه در آب مغناطيسي شده ويژگي هاي قطبي و دوقطبي هاي لحظه اي افزايش يافتند . تاثير اين آب بر برخي ويژگي هاي تكويني تعدادي از گياهان زراعي مورد بررسي قرار گرفت. سرعت جوانه زني بذر هاي سويا ، برنج، ذرت و نخود خيسانده شده در آب مغناطيده نسبت به بذر هاي گروه كنترل افزايش يافت.

بهبود شاخص های رشدی گیاه ذرت تحت آبیاری با آب مغناطیده

 

 

 

لینک دانلود مقاله:

http://www.ijbme.org/article_13048.html

 

 

چکیده:

بیش از 75% حجم سلول های گیاهی را آب تشکیل می دهد. لذا می توان بخش عمده ی تأثیر میدان های مغناطیسی بر گیاهان به واسطه ی مغناطیده شدن آب باشد. در این تحقیق، نمونه آب لوله کشی با عبور از یک دستگاه همزن یون مغناطیس 110 میلی تسلایی مغناطیده شد. از این آب برای آبیاری بذرهای ذرت استفاده شد. نمونه های شاهد نیز با آب لوله کشی (غیر مغناطیده) آبیاری شد. درصد جوانه زنی بذرهای خیسانده در آب مغناطیده، افزایش معناداری را در مقایسه با گروه شاهد نشان داد. تمامی شاخص های رشد شامل طول اندام هوایی، طول ریشه، وزن تر و خشک دانه رست های ذرت پس از آبیاری با آب مغناطیده در مقایسه با گروه کنترلبه ترتیب افزایش 30% ، 19%، 22%، و 22% را نشان داد. اما در محتوای رنگیزه های فتوسنتزی، قند و پروتئین کل، تفاوت معناداری بین دو گروه مشاهده نشد. همچنین بیشینه ی بازده کوانتمی فتوسیستم II در گروه آبیاری شده با آب مغناطیده افزایش معناداری را نسبت به گروه کنترل نشان داد. تأثیر مثبت آب مغناطیده بر شاخص های رشدی و متابولیسمی دانه رست های ذرت در نسل دوم تایید شد. نتایج نشان داد که آب عامل مهمی در دریافت اثر میدان مغناطیسی و انتقال آن به درون سلول های گیاهی است.

Ultrasonic irradiation effects on electrochemical synthesis of ZnO nanostructures

 

 

لینک دانلود مقاله:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350417714000339

 

 

چکیده:

در این مقاله سنتز الکتروشیمیایی نانو ساختار ZnO در حضور امواج التراسونیک مورد مطالعه قرار می‌ گیرد. حمام التراسونیکی که برای سنتز استفاده شده با روش هیدروفون کالیبره شده است تا فرکانس و توان آکوستیک آن به دست آید. با استفاده از نتایج به دست آمده از آزمایش، نقش امواج فراصوت در سنتزنانوساختار ZnO مورد بحث قرار می‌گیرد. قطر نانوذره ZnO تولید شده در الکترولیت در حضور و غیاب امواج فراصوت با استفاده ازاسپکترومتر UV-visible  مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. سپس لایه‌ی ZnO انباشته شده روی سطح شیشه ی ITO به عنوان کاتد، در حضور و غیاب امواج فراصوت با استفاده از اسپکترومتر UV-Visible و میکروسکوپ الکترونی(FE-SEM) مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج مقایسه شده‌اند. میکروگراف‌های FE-SEM نشان می‌دهند که رشد صفحات نانویی روی سطح کاتد در حضور امواج فراصوت بیشتر بوده و همچنین سنتز نانوذره ZnO 10 بار سریع‌تر انجام می‌شود.

Increase in water evaporation rate with increase in static magnetic field perpendicular to water-air interface

 

لینک دانلود مقاله:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0255270117300156

 

چکیده:

در سال های گذشته تحقیقات بسیاری در رابطه با تأثیرات میدان مغناطیسی بر روی آب گزارش شده است ولی همچنان بحث و تردید در این موضوع وجود دارد. با این وجود افزایش تبخیر آب در حضور میدان مغناطیسی کمتر مورد بحث است. در این مقاله تأثیر میدان مغناطیسی استاتیک بر میزان تبخیر آب یونیزه شده در حضور میدان مغناطیسی با یک، دو و یا سه آهنربای دائمی فریت عمود بر سطح تماس آب و هوا مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است که میدان مغناطیسی مماسی در سطح تماس آب و هوا تغییری در میزان تبخیر ایجاد نمیکند اما وقتی میدان مغناطیسی عمود بر سطح تماس باشد تا 18.3% افزایش نرخ تبخیر آب را شاهد هستیم. یکی دیگر از اثرات مهم میدان مغناطیسی، اثر حافظه است، که نشان می دهد وقتی میدان مغناطیسی به مدت 60 دقیقه  با سه آهنربا عمود بر سطح تماس اعمال می شود تا 40  دقیقه بعد از برداشتن آهنربا ها هم همچنان تبخیر بیشتری نسبت به حالتی که میدان مغناطیسی وجود ندارد مشاهده می شود. این اثرات با استفاده از انرژی جنبشی مولکول های آب و نیروی لورنتس وارد شده بر روی این ذرات باردار متحرک در سطح تماس که موجب تضعیف یا شکسته شدن پیوند های هیدروژنی می شوند قابل توجیه است.

Effect of ultrasonic homogenization on the Vis/NIR bulk opticalproperties of milk

 

 

 

لینک دانلود مقاله:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927776515000107

 

 

چکیده:

اندازه ذرات کلوئیدی در محصولات خوراکی تأثیر قابل توجهی روی خواص فیزیک شیمیایی، عملکرد و سنسوری محصول دارد. در نتیجه تکنیک های اندازه‌گیری برای تحت نظر داشتن ابر ذرات معلق می تواند منجر  به کاهش تغییرپذیری در فرآیند تولید و پیشرفت در توسعه تولید محصولات غذایی بهینه شود. اسپکتروسکوپی مرئی و نزدیک فروسرخ از این هم به طور گسترده برای اندازه گیری ترکیب های کشاورزی و محصولات خوراکی استفاده میشده است. با این وجود این تکنولوژی همچنین می تواند برای به دست آوردن مشخصات پراکندگی میکروساختارهای محصولات خوراکی مورد استفاده قرار گیرد. در این مقاله تأثیر اندازه گلبول چربی بر روی خواص پراکندگی مرئی/نزدیک فروسرخ شیر مورد مطالعه قرار می‌گیرد. تغییرات در توزیع حجم چربی چربی با استفاده از همگن سازی اولتراسونیک شیر خام ایجاد شد. کاهش اندازه گلبول چربی موجب افزایش وابستگی ضریب پراکندگی توده‌ی مرئی/نزدیک فروسرخ و ضریب ناهمسانگردی می‌شود. علاوه بر این ضریب ناهمسانگردی و ضریب پاکندگی توده برای طول موج‌های بالای 600 نانومتر کاهش می‌یابند و تحت تأثیر پراکندگی ریلی قرار می‌گیرد. به علاوه خواص پراکندگی توده را به خوبی میتوان از توزیع اندازه‌ی ذرات اندازه گیری شده با الگوریتم Mie  تخمین زد. تحقیقات آتی می تواند در جهت معکوس این مدل صورت بگیرد و توزیع اندازه ذرات را از اسپکتروسکوپی مرئی/نزدیک فروسرخ به دست آورد. وابستگی ضریب پراکندگی توده‌ی مرئی/نزدیک فروسرخ و ضریب ناهمسانگردی می‌شود. علاوه بر این ضریب ناهمسانگردی و ضریب پاکندگی توده برای طول موج‌های بالای 600 نانومتر کاهش می‌یابند و تحت تأثیر پراکندگی ریلی قرار می‌گیرد. به علاوه خواص پراکندگی توده را به خوبی میتوان از توزیع اندازه‌ی ذرات اندازه گیری شده با الگوریتم Mie  تخمین زد. تحقیقات آتی می تواند در جهت معکوس این مدل صورت بگیرد و توزیع اندازه ذرات را از اسپکتروسکوپی مرئی/نزدیک فروسرخ به دست آورد.

نکات لازم برای کار با دستگاههای مولد اولتراسونیک

10 نکته کاربردی برای استفاده از دستگاه التراسونیک هموژنایزر

  1. از ظروف ته گرد در حمام فراصوت استفاده نکنید.
  2. هیچ جسم خارجی حتی یخ را در حین تابشدهی درون حمام فراصوت قرار ندهید. چون به شدت مدها تغییر کرده و شرایط تکرار پذیر نمی باشد.
  3. موج فراصوت دماسنج هایی نظیرpt100 را از بین می برد و  اعداد روی دماسنج شیشه ای را پاک می کند.
  4. مراقب باشید که ظرف تحت تابش هیچگونه ترکی نداشته باشد چون فراصوت به راحتی ظرف را می شکند و محلولتان از بین می‌رود.
  5. همواره از یک نوع جنس ظرف استفاده کنید. شاید جنس شیشه های پتری دیش یکی از بهترین جنس ها باشد.
  6. سطح مقطع کف ظرف واکنش می تواند نقش داشته باشد.(1.جابه جایی مرکز جرم.2. میزان شدت مستقیم.)
  7. در جا کار کردن حمام  و  استفاده از آب دیونیزه به جهت تکرار پذیر بودن حباب سازی توصیه می شود.
  8. با نگاه  کردن به کف ظرف در حمام های با حجم های مختلف می توان به موقعیت چشمه پی ببرید.
  9. به مولد فراصوت، فرصت خنک شدن بدهید. تغییرات دما نقطه کار پیزوالکتریک را عوض می کند و می تواند شرایط شما را از حالت تکرار پذیری دور کند.
  10. در صورت عدم تهیه محفظه صداگیر، از گوشی استفاده کنید و تا حد امکان به ظرف تحت تابش خیره نشوید.

فراصوت: کاربردها و فرآیندها

تابش فراصوت در بسیاری از کاربردها، از جمله همگن سازی، تجزیه، سونوشیمی، گاز زدایی یا تمیز کردن مورد استفاده قرار می گیرد. با مطالعه موارد زیر، شما یک دید کلی نظام مند نسبت به کاربردها و فرآیندهای گوناگون فراصوت پیدا خواهید کرد.

همگن سازی با فراصوت

برای کاهش ذرات ریز موجود در مایعات و بهبود یکنواختی و پایداری آنها از پردازنده فراصوت به عنوان همگن کننده استفاده می شود. این ذرات (فاز پخش) می توانند بصورت جامد یا مایع باشند. همگن سازی با فراصوت، برای کاهش ذرات نرم و سخت بسیار کارآمد است.

شرکت Hielscher دستگاه های فراصوت برای همگن سازی هر حجم مایع در فرآیندهای گروهی یا خطی تولید می کند. دستگاههای فراصوت آزمایشگاهی را می توان برای حجم هایی از 5/1 میلی لیتر تا تقریباً 2 لیتر مورد استفاده قرار داد. دستگاه های صنعتی فراصوت برای توسعه فرآیند و تولید گروهی از 5/0 تا تقریباً 2000 لیتر یا با نرخ جریان بین 1/0 لیتر تا 20 مترمکعب در ساعت به کار می روند.

پخش و تراکم زدایی با فراصوت

پخش و تراکم زدایی جامدات در درون مایعات، یک کاربرد مهم دستگاههای فراصوت است. حباب (حفره) سازی با فراصوت (cavitation)، نیروهای برشی شدیدی تولید می کند که ذرات متراکم را به ذرات پخش شده ی منفرد می شکند. مخلوط کردن پودرها درون مایعات، یک مرحله ی متداول در تشکیل محصولات گوناگون نظیر رنگ، جوهر، شامپو، نوشیدنی ها یا پوشش های جلادهنده است. ذرات منفرد به وسیله نیروهای جاذبه با ماهیت های فیزیکی و شیمیایی گوناگون از جمله نیروهای وان در والس و کشش سطحی مایعات به هم می چسبند. نیروهای جاذبه باید بر نظم متراکم کننده غلبه کنند و ذرات را در محیط های مایع پخش کنند. برای پخش و تراکم زدایی پودرها در مایعات، تابش فراصوت با شدت بالا، یک جایگزین مناسب برای همگن کننده های فشار بالا و مخلوط کننده های چرخان-ثابت است.

امولسیون سازی با فراصوت

اساس طیف وسیعی از محصولات مصرفی مانند لوازم آرایشی و پاک کننده های پوست، پمادهای دارویی، جلا دهنده ها، رنگ ها و روان کننده ها و سوخت ها، به طور کلی یا جزئی، امولسیون ها هستند. امولسیون[91]  ها حاصل پخش شدن دو یا چند مایع مخلوط نشدنی با هم هستند.*  فراصوت با شدت زیاد، توان لازم برای پخش شدن یک فاز مایع (فاز پراکنده) را بصورت قطراتی کوچک در فاز دوم (فاز پیوسته) را فراهم می کند. در ناحیه پراکندگی، ترکیدن (انفجار) حباب های ناشی از فرآیند کاواک سازی (کاویتاسیون)، امواج ضربه ای(shock waves) شدیدی ایجاد می کند و منجر به تشکیل جت (فواره) های مایع با سرعت زیاد می شود. در سطوح چگالی انرژی مناسب، فراصوت می تواند قطراتی به اندازه متوسط کمتر از یک میکرون تولید کند (میکرو-امولسیون).

سایش مرطوب و خرد کردن با فراصوت

تابش فراصوت یک روش کارآمد برای سایش مرطوب و خرد کردن ذرات در ابعاد میکرونی است. به ویژه برای ساخت مواد رقیق (دوغابی) با ذرات بسیار ریز، فراصوت، در مقایسه با تجهیزات رایج برای کاهش اندازه، مزایای زیادی دارد. فراصوت امکان فرآوری مواد دوغابی با غلظت و گرانروی زیاد را فراهم می کند. آسیاب فراصوت (سایش با فراصوت)، برای فرآوری مواد در ابعاد میکرو و نانو، از قبیل سرامیک ها، آلومینای سه آبه، سولفات باریم، کربنات کلسیم و اکسیدهای فلزی، مناسب است.

تجزیه سلولی با فراصوت

عملکرد فراصوت می تواند مواد فیبری و سلولزی را به ذرات ریز متلاشی کند و دیواره ساختار سلولی را بشکند. در نتیجه بیشتر مواد درون سلولی مانند نشاسته یا قند، آزاد و وارد مایع می شوند. علاوه بر این، دیواره سلولی نیز به خرده های کوچک می شکند.

از این اثر می توان برای تخمیر، هضم (گوارش) و سایر فرآیندهای تبدیل مواد آلی استفاده کرد. پس از خرد کردن و سایش، تابش فراصوت، بیشتر مواد درون سلولی مانند نشاسته و نیز خرده های دیواره های سلولی را در دسترس آنزیم قرار می دهد تا نشاسته را به قند تبدیل کند. استفاده از فراصوت، همچنین، مساحت سطح در معرض آنزیم را در طول فرآیند آبگونه سازی (liquefaction) و قند سازی(saccharification) افزایش می دهد. به این ترتیب، معمولاً سرعت و بهره تخمیر مخمر و فرآیندهای تبدیلی دیگر نظیر افزایش تولید اتانول از زیست توده (biomass) افزایش می یابد.

استخراج سلولی با فراصوت

استخراج آنزیم ها و پروتئین های ذخیره شده در سلول ها و ذرات زیر سلولی، یک کاربرد مؤثر فراصوت با شدت بالاست، زیرا استخراج ترکیبات آلی موجود در جسم گیاهان و دانه ها به وسیله یک حلال را بطور مؤثری بهبود می بخشد. فراصوت دارای مزایای بالقوه در استخراج و جداسازی اجزایی است که از نظر زیستی قابلیت فعال شدن دارند.

کاربردهای سونوشیمیایی فراصوت

سونوشیمی کاربرد فراصوت در واکنش ها و فرآیندهای شیمیایی است. سازوکاری که باعث اثرات سونوشیمیایی در مایعات می شود، پدیده کاواک سازی صوتی است (acoustic cavitation). اثرات سونوشیمیایی بر واکنش ها و فرآیندهای شیمیایی شامل افزایش سرعت واکنش و/یا خروجی، استفاده مؤثرتر از انرژی، بهبود عملکرد کاتالیزورهای انتقال فاز، فعال سازی فلزات و جامدات یا افزایش واکنش دهی معرف ها یا کاتالیزورها است.

تبادل استری روغن با سوخت زیستی به کمک فراصوت

فراصوت سرعت واکنش شیمیایی و بازده تبادل استری روغن های گیاهی و چربی های حیوانی با سوخت زیستی را افزایش می دهد. به این ترتیب، امکان تغییر روند تولید از فرآوری گروهی به فرآوری در جریان پیوسته فراهم می شود و سرمایه لازم و هزینه عملیاتی کاهش می یابد. استفاده از فراصوت بازده تولید سوخت زیستی را تا بیش از 99% افزایش می دهد. فراصوت، زمان فرآوری و زمان جداسازی را بطور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد.

گاز زدایی از مایعات با فراصوت

گاز زدایی از مایعات یک کاربرد جالب دستگاههای فراصوت است. در این حالت، فراصوت حباب های گازی معلق کوچک را از مایع حذف می کند و میزان گاز حل شده را به زیر سطح تعادل طبیعی کاهش می دهد.

تابش فراصوت به بطری ها و قوطی ها برای پیداکردن نشتی

فراصوت در کارخانه های بطری سازی و ماشین های مخصوص پر کردن به کار می رود تا قوطی ها و بطری ها را از نظر وجود نشتی (سوراخ) چک کند. انتشار سریع دی اکسید کربن، نتیجه قطعی آزمون های نشت یابی با فراصوت از ظروفی است که از نوشیدنی های گازدار پر شده است.

ضد عفونی کردن مستمر سیستم های آب داغ

برای مقابله با باکتری خطرناک لژیونلا (Legionella) در سیستم های آب داغ و تضمین یک محیط showering امن تر، شرکت Gruenbeck، سیستم GENO-break® را ایجاد کرده است. این سیستم از فن آوری فراصوت Hielscher در ترکیب با نور UV-C استفاده می کند.

تمیز کردن سیم ها، کابل ها و نوارها به کمک فراصوت

تمیز کردن به کمک فراصوت، یک جایگزین دوستدار (سازگار با) محیط زیست برای تمیز کردن مواد پیوسته، مانند سیم، کابل، نوار (روبان) یا لوله است. در اثر تولید حباب به وسیله توان فراصوت، پس مانده های روغنکاری از قبیل: روغن یا گریس، صابون، گرد و غبار و … از بین می رود.


 [91]* امولسیون یا نامیزه محلولی است که در آن قطره‌های ریز یک مایع (مانند روغن) در مایعی دیگر (مانند آب) بی‌آنکه با یکدیگر درآمیزند، پراکنده است. (از ویکی پدیا)

منبع:

www.hielscher.com

کاربرد التراسونیک در علوم پزشکی

هموژنایزر از تجهیزات مورد استفاده در آزمایشگاه های تحقیقاتی ، صنعتی و آموزشی است. یکی از مهم ترین کاربردهای التراسونیک یا سونیکاتور در بخش تحقیقات علوم پزشکی است که با استفاده از این دستگاه به تولید محلول سوسپانسیون، تخریب لایه های بافت، تفکیک DNA، همگن سازی بافت و … می پردازند.

 

آشنایی با دستگاه هموژنایزر

 

هموژنایزر از تجهیزات مورد استفاده در آزمایشگاه های تحقیقاتی ، صنعتی و آموزشی است. این دستگاه در لغت به معنی همگن ساز است که در صنعت نیز کاربرد دارد (مانند صنایع لبنی). در این مقاله سعی بر معرفی و کاربردهای آزمایشگاهی دستگاه فوق است. در بعضی از موارد نیاز است که نمونه مورد استفاده یکنواخت باشد. این نمونه در پاره ای از موارد ریز بوده مثل باکتری‌ها و یا شامل قطعات بزرگ است ، در چنین مواردی به یک پیش پردازش نیاز است.

. به‌طور معمول از دو روش فشار قوی و اولتراسونیکی جهت همگن کردن نمونه‌ها استفاده می‌شود.

روش فشار قوی
در روش فشار قوی که به‌طور معمول در نمونه‌های مایع استفاده می‌شود ، تجهیزات خاصی به‌کار می‌رود. عمده کاربرد این  روش در صنایع غذایی ، لبنی ، دارویی ، شیمیایی و بیوتکنولوژی است.
در این روش به‌وسیله پیستون‌های رفت و برگشتی ، نمونه‌ها پشت یک شیر فشار قوی که در آن برای عبور ذرات ، فاصله قابل تنظیمی وجود دارد ، فشرده می‌شوند. ذراتی که از این محل عبور می‌کنند ، به‌واسطه اختلاف فشاری که بین دو طرف شیر وجود دارد ، دچار یک تلاطم (توربولانس) شده و در اثر برخورد با سرعت بالا با یکدیگر باعث خرد شدن ذرات می‌شوند. هدف از چنین عملی ، تولید کامپوزیت‌های همگن ، امولسیونی و یا ذرات ریز آسیاب شده است. مطمئن باشید که خروجی این روش تغییری در مشخصات مواد از قبیل رنگ ، مقادیر طبیعی ، قابلیت حلالی و پایداری پدید نخواهد آورد.

Homogenizer

روش اولتراسونیکی
همانطور که می‌دانید ، امواج مافوق صوت به دسته ای از امواج مکانیکی گفته می‌شود که فرکانس نوسان آنها از محدوده شنوایی انسان (20HZ – 20KHZ) فراتر است. این محدوده کاری سبب ایجاد ارتعاش محیط با سرعت های بالا و به‌ دنبال آن ایجاد حفرات متعدد و ریزی در داخل مایع می‌شوند که به این حالت کاویتاسیون (cavitation) می‌گویند. این فرآیند می‌تواند به پاشش مایع با سرعتی در حدود 420 کیلومتر در ساعت ، ایجاد فشاری معادل 200 بار و یا دمای بالای 4500 درجه سانتیگرادی در آن شود.
با استفاده از قابلیت‌های امواج اولتراسونیک که گفته شد ، می‌توان ذرات مایع و یا جامد را که سخت یا نرم باشند ، همگن کرد.
به عبارت دیگر امواج اولتراسوند می‌تواند شوک هایی تولید کند که در تمام نمونه سبب از بین رفتن سلول‌ها ، اندامک‌ها و لایه‌های زیر سلولی شود. اولتراسوندهای مورد استفاده در آزمایشگاه‌ها برای حجم‌های بین 1/5 میلی لیتر تا 2 لیتر و نوع صنعتی آن در حجم‌های 0/5 لیتر تا 2000 لیتر ساخته می‌شوند.
همان طور که گفته شد ، دقت در توانایی هر روش جهت تولید محصول نهایی از اهمیت زیادی برخوردار است.

Ultrasonic Probe Homogenizer
آنچه از همگن سازی مدنظر است ، تولید نمونه‌هایی است که در تمام نمونه شرایط شیمیایی و فیزیکی یکسان باشد. به‌طور مثال تولید نانو الیاف‌ها و یا استخراج ماده ای خاص از سلول.
برای تولید چنین نمونه‌هایی باید بعضی ویژگی‌های ماده ، حتی ساختار سلولی آن نیز تخریب شود. به‌عنوان مثال اگر به غشاء سالم نیاز بوده و یا فرآیندی خاص برروی غشاء لازم باشد ، فرآیند همگن سازی باید از بین برنده بافت بیرونی سلول باشد ؛ در حالی که تخریب اجزای سلولی کامل صورت نپذیرد ، اما چنانچه به پروتئین‌های فعال نیاز باشد ، به ویژه مواردی که به حرارت نیز حساس است ، از روش‌هایی که تولید حرارت و کف می‌کند نباید استفاده شود و یا اگر کمی سازی یک ماده هدف باشد ، به روشی برای آزاد سازی تمام قسمت‌های آن ماده نیاز  است که تمام ساختار سلول را از هم جدا کند. در نتیجه در انتخاب فرآیند همگن سازی روشی را منطبق با نیاز باید برگزید. پس در تشریح و انتخاب روش‌های موجود ، درک دو نکته قوت و محدودیت آن‌ها با ارزش است. به‌طور مثال از همگن سازی Dounce جهت شکستن سلول برای آماده سازی هسته‌ها و کروموزوم‌های سالم استفاده می‌شود.
به‌طور خلاصه کاربرد هموژنایزر در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی را می‌توان به‌صورت زیر دسته بندی کرد:
1-شکستن سلول ، باکتری ، ویروس و بافت‌ها به‌طور مثال جهت استخراج سلول.
2- امولسیون در آوردن موادی که به سختی قابل حل هستند مانند روغن در آب و یا ذرات در حد میکرومتر.
3- مخلوط کردن مواد شیمیایی جهت واکنش بر یکدیگر.
4- جداسازی ذرات درحد نانومتر در موارد تحقیقاتی پزشکی ، بیوتکنولوژی ، صنعت اتومبیل.
5- تولید محلول‌های ترکیبی.

در زیر جدولی از کاربردها و روش همگن سازی جهت توضیح بهتر اهداف فرآیند آورده شده است.
روش ها و کاربردهای همگن سازی
از جدول فوق این نکته استخراج می‌شود که بیشتر کاربرد همگن سازی ، تخریب لایه‌های بافت (Disruption) است. این عمل به دو صورت شیمیایی و مکانیکی قابل انجام است. بلوک دیاگرام زیر توصیفی از محدوده کاربرد این روش است.

بلوک دیاگرام روش همگن سازی Disruption

 

تابش فراصوت برای کاربردهای بیولوژی

امواج فرا صوت (Ultrasound) در تشخيص و درمان در پزشكي و بيولوژي كاربرد فراوان داشته، اثرات زيستي آنها نيز مورد توجه زيادي قرار گرفته است. مطالعات ثابت كرده است كه تابش فراصوت با شدت زياد، غشاي سلولها را تخريب مي كند و مولكولهاي زيستي نظير آنزيمها و DNA را غير فعال می کند.

از طرف ديگر نشان داده شده است كه تابش فراصوت با شدت و انرژي كم، طيفي از اثرات زيستي غير كشنده دارد كه از اهميت بالايي در بيوتكنولوژي برخوردار است. افزايش نفوذپذيري غشاي سلول توسط امواج فراصوت كه به sonoporation موسوم است مي تواند خروج فراورده هاي درون سلولي نظير متابوليهاي ثانويه دارويي را از سلولهاي گياهي كشت شده افزايش دهد. بسياري از تركيبات دارويي ارزشمند در درون سلولهاي گياهي ذخيره مي شود و استخراج آنها معمولاً نيازمند تخريب سلولها است.

به كارگيري تابش فراصوت با شدت و انرژي پايين مي تواند خروج و آزادسازي فراورده ها را از سلولهاي زنده بدون ايجاد اختلال در فرايندهاي كشت تسريع كند. علاوه بر اين زمينه را براي استفاده مستمر از ظرفيت بيوسنتزي سلولها فراهم سازد.

علاوه بر افزايش نفوذ پذيري غشاي سلولي، تابش فراصوت به عنوان محرك واكنشهاي آنزيمي در مسيرهاي بيوسنتزي مورد استفاده قرار گرفته است. گرچه در خصوص اثرات تحريك كنندگي US بر بيوسنتز تركيبات دارويي گياهي گزارشهاي بسيار كمي در دست مي باشد . اما اين امكان وجود دارد كه امواج فراصوت نقش خود را از طريق تاثير بر مسير هاي بيوسنتزي نيز اعمال كنند. مطالعات اوليه ما در اين زمينه افزايش راندمان توليد و استحصال تاكسول از لاينهاي سلولي با رشد ثابت در كشتهاي سلولي فندق با استفاده از امواج فراصوت با انرژي پايين را نشان داده است. نكته اي كه در اين ميان از اهميت فراواني برخوردار است افزايش راندمان توليد با حفظ توان زنده ماني سلولها و لذا امكان استفاده هاي مكرر از آنها در توليد در مقياس انبوه مي باشد.