धातुजन्य अब्जांश कणांमध्ये चांदीच्या [Silver; (Ag)] अब्जांश कणांना अतिशय महत्त्व आहे. चांदीचे अब्जांश कण सामान्यत: १ ते १०० नॅनोमीटर आकाराचे असतात. चांदी या धातुवर्गीय मूलद्रव्यापासून तयार केलेल्या अब्जांश कणांचा उपयोग औद्योगिकक्षेत्र, वैद्यकक्षेत्र, वस्त्रोद्योग, अन्न वाहतूक, रंगोद्योग अशा विविध क्षेत्रांत केला जातो. त्यांचा सातत्त्याने वाढता वापर लक्षात घेता भविष्यकाळात या अब्जांश कणांची जागतिक स्तरावरील मागणी मोठ्या प्रमाणात वाढत जाणार आहे.
निर्मिती : चांदीच्या अब्जांश कणांची निर्मिती रासायनिक, भौतिकी तसेच जैविक पद्धतीने करता येते. त्यांची निर्मिती वेगवेगळ्या आकार आणि स्वरूपात करता येते. त्रिकोणी, चौकोनी, षट्कोनी, अष्टकोनी, गोलसर, पापुद्र्यासारखे पातळ, नळीसारखे लांबट, पिरॅमिडसदृश अशा विविध स्वरूपांमध्ये हे कण रासायनिक पद्धतीने तयार करण्यात आले आहेत. प्रत्येक आकारासाठी विशिष्ट रासायनिक पद्धत अवलंबवावी लागते. अब्जांश कण निर्मितीच्या एका पद्धतीमध्ये चांदीच्या क्षारांचे क्षपण (Reduction) करावे लागते. त्यासाठी ट्रायसोडियम सिट्रेट (Trisodium citrate; Na3C6H5O7) किंवा सोडियम बोरोहायड्रॉइड (Sodium borohydride; NaBH4) वापरता येते (पहा आ.३). अजून एका रासायनिक पद्धतीमध्ये प्रथम ठराविक प्रमाणात सिल्व्हर नायट्रेट (Silver nitrate; AgNO3) पाण्यात विरघळवतात. त्यात ३०% अमोनिया (NH3) या संयुगाचे द्रावण मिसळले जाते. ते दीर्घकाळ ढवळल्यानंतर सिल्व्हर आयन (Ag+) आणि अमोनिया यांची रासायनिक प्रक्रिया होवून चांदीचे अब्जांश कण तयार होतात. हे मिश्रण सुमारे १५ तास स्थिर ठेवावे लागते. मिश्रण स्थिर करण्यासाठी ॲस्कॉर्बिक अम्ल (Ascorbic acid) वापरतात. यामुळे सुरुवातीला पिवळसर असलेले द्रावण नंतर लालसर किंवा विटकरी रंगाचे होते. याचा वर्णपट (Spectrum) काढून त्याचा अभ्यास केल्यास असे दिसून येते की, त्यामध्ये ४१० नॅनोमीटर लहरींचे सर्वात जास्त शोषण होते. अशा वर्णपटातील प्रकाश-लहरींच्या शोषणाच्या प्रमाणावर चांदीच्या अब्जांश कणांचा आकार आणि स्वरूप अवलंबून असते. आणखी एक रासायनिक पद्धत विशेष प्रचलित आहे. यामध्ये सिल्व्हर नायट्रेटचे क्षपण करण्यासाठी एथिलिन ग्लायकॉल [Ethylene Glycol; (CH2OH)2] आणि पॉलिविनिल पायरोलिडोन (Polyvinyl pyrrolidone) यांचा वापर होतो. या पद्धतीने तयार केलेले अब्जांश कण आकाराने चौकोनी ठोकळ्यांसारखे असतात.
भौतिकी पद्धतीने देखील चांदीचे अब्जांश कण तयार करता येतात. त्यासाठी बाष्पीभवन (Evaporation) आणि सांद्रीभवन (Condensation) या क्रिया आणि लेसर किरण यांचा वापर केला जातो. हे कण बनवण्याच्या काही जैविक पद्धतींमध्ये सिल्व्हर नायट्रेटचे क्षपण करण्यासाठी जिवाणू, बुरशी किंवा विशिष्ट वनस्पतींचा वापर केला जातो. यासाठी लॅक्टोबॅसिलस (Lactobacillus), क्लिबसिएल्ला न्यूमोनिया (Klebsiella pneumonia), बॅसिलस सबटिलिस (Bacillus subtilis) हे जिवाणू यशस्वीरीत्या वापरले आहेत. सदाफुली (Catharanthus roseus) वर्गीय किंवा अन्य काही प्रकारच्या वनस्पतींचा उपयोग करून देखील चांदीचे अब्जांश कण तयार करण्यात यश मिळाले आहे. फ्युझेरियम ऑक्सिस्पोरम (Fusarium oxysporum), ॲस्परजिलस फ्युमिगॅटस (Aspergillus fumigatus) अशा बुरशीच्या प्रकारांपासून देखील चांदीच्या अब्जांश कणांची निर्मिती करता येते (पहा आ.४).
उपयोग : चांदीच्या अब्जांश कणांचे आकारमान (त्यांची किमान एक मिती) सामान्यत: १०० नॅनोमीटरपेक्षा कमी असते. या कणांमध्ये चांदीचे एकूण अणू २० ते १५,००० पर्यंत असतात. अशा अब्जांश कणांचे अत्यंत वैशिष्ट्यपूर्ण असे विद्युत्, प्रकाशीय आणि औष्णिक गुणधर्म असतात. चांदीच्या अब्जांश कणांमधील अणू आयन-मुक्त होऊन जिवाणूंच्या पेशींमध्ये सहज प्रवेश करू शकतात. परिणामी सूक्ष्मजीवांची मूळ रचना बदलते आणि त्यांचा नाश होतो. त्यामुळे चांदीच्या अब्जांश कणांचा बुरशीरोधक आणि विषाणूरोधक म्हणून उपयोग होतो. सूक्ष्मजीवरोधक लेप तयार
करण्यासाठी देखील त्यांचा वापर होतो. वैद्यकीय निदान व उपचार करताना जी उपकरणे आणि औषधे वापरली जातात त्यांच्या निर्मितीसाठी सध्या अब्जांश कणांचा वापर होतो. हृदय, फुफ्फुसे, जठर, मेंदू, डोळे, कान अशा मानवी शरीराच्या महत्त्वपूर्ण अवयवांवर नेमकेपणाने व जीवित पेशींचे कमीत कमी नुकसान होईल अशा रीतीने शस्त्रक्रिया किंवा उपचार करणे आवश्यक असते. यासाठी अब्जांश तंत्रज्ञान उपयोगी पडते. कर्करोगाचे (Cancer) निदान करण्यासाठी चांदीच्या अब्जांश कणांचा वापर केला जातो. त्यांचा वापर शरीराच्या अंतर्भागातील जखमा बांधावयाच्या आच्छादनांमध्ये करण्यात येतो. अब्जांश कणांच्या वापरामुळे शस्त्रक्रियेच्या वेळी होणारा रक्तस्त्राव कमी करण्यासाठी व तो लवकर थांबण्यासाठी मदत होते.
औद्योगिक क्षेत्रात चांदीच्या अब्जांश कणांचा अनेक ठिकाणी वापर होतो. वस्त्रोद्योग, अन्न-साठवण, अन्न वाहतूक अशा विविध क्षेत्रांत वापरावयाच्या पिशव्यांची निर्मिती करण्याकरिता त्यांचा वापर होतो. विद्युत्-वाहक शाई आणि जेली (Jelly) तयार करण्यासाठी हे कण वापरतात. चांदीच्या अब्जांश कणांची प्रकाश शोषून घेण्याची आणि विद्युत् वहन (Electrical conduction) करण्याची क्षमता खूप जास्त असते. त्यामुळे सौरऊर्जा निर्मितीच्या उपकरणात चांदीच्या अब्जांश कणांचा वापर आता मोठ्या प्रमाणावर होऊ लागला आहे. जैविक संवेदक (Bio-Sensors) आणि रासायनिक संवेदक म्हणून देखील हे कण खूपच प्रभावशाली असून ते वापरण्यासाठी सुरक्षित असतात. या सर्व गुणधर्मांमुळे या कणांचा वापर सातत्त्याने वाढत आहे. परंतु, असे असले तरी या अब्जांश कणांच्या वापराचे काही विपरीत परिणामही आहेत. रोगावरील उपचाराचे वेळी शरीरातील अवयवांत औषधातील अब्जांश कण विशिष्ट मर्यादेपलीकडे गेल्यास ते आरोग्याचे दृष्टीने घातक ठरू शकते. त्यामुळे या कणांचा वापर करताना विशेष काळजी घेणे गरजेचे असते.
संदर्भ :
- Silver nanoparticles : Synthesis, characterization, properties, applications, and therapeutic approaches. Xi-Feng Zhang, Zhi-Guo Liu, Wei Shen and SangilliyandiGurunatahan. International Journal of Molecular Science 2016, 17 (9): 1534.
- Size separation of colloidal nanoparticles using a mini scale isoelectric focusing technique. A. M. Gole, C. Sathivel, A. Lachke, M. Sastry. Journal of Chromatography A. 848 (1-2), 485-490 (1999).
समीक्षक : वसंत वाघ
