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
Summary
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。
Abstract
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。
Introduction
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。
Protocol
Representative Results
Discussion
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?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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。
Materials
| 20 kHz Ultrasound Generator | Sonics Vibracell | ||
| Multifrequency Generator AG 1006 | T&C Power Conversion | ||
| Cryostat RE210 | Lauda | ||
| Spectrometer SP 2356i | Roper Scientific | ||
| CCD camera SPEC10-100BR cooled with liquid nitrogen | Roper Scientific | ||
| Quadrupole mass-spectrometer PROLAB 300 | Thermoscientific | ||
| Centrifuge Sigma 1-14 | Sigma-Aldrich | ||
| H2PtCl6 6H2O | Sigma-Aldrich | ||
| Ar; Ar/CO gases | Air Liquid | ||
| Uranium and Plutonium compounds | Prepared in the laboratories of Marcoule Research Center | ||
| Perchloric acid | Sigma-Aldrich | ||
| Phosphoric acid | Sigma-Aldrich | ||
| Formic acid | Sigma-Aldrich |
Riferimenti
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