Ultraskaņa ir kļuvusi par pētniecības karsto vietu pasaulē, pateicoties tās ražošanai masas pārnesē, siltuma pārnesē un ķīmiskajās reakcijās. Līdz ar ultraskaņas jaudas iekārtu attīstību un popularizēšanu ir panākts zināms progress industrializācijā Eiropā un Amerikā. Zinātnes un tehnoloģiju attīstība Ķīnā ir kļuvusi par jaunu starpdisciplināru jomu – sonoķīmiju. Tās attīstību ir ietekmējis liels darbs teorijā un pielietojumā.

Ar tā saukto ultraskaņas vilni parasti tiek apzīmēts akustiskais vilnis ar frekvenču diapazonu no 20 000 līdz 10 mHz. Tā pielietojuma jauda ķīmiskajā jomā galvenokārt rodas no ultraskaņas kavitācijas. Spēcīga triecienvilņa un mikrostrūklas gadījumā ar ātrumu virs 100 m/s triecienviļņa un mikrostrūklas augsta gradienta bīdes rezultātā ūdens šķīdumā var rasties hidroksilradikāļi. Atbilstošās fizikālās un ķīmiskās sekas galvenokārt ir mehāniskas sekas (akustiskais trieciens, triecienvilnis, mikrostrūkla utt.), termiskas sekas (lokāla augsta temperatūra un augsts spiediens, kopējā temperatūras paaugstināšanās), optiskas sekas (sonoluminiscence) un aktivācijas sekas (hidroksilradikāļu veidošanās ūdens šķīdumā). Šīs četras sekas nav izolētas, bet gan mijiedarbojas un veicina viena otru, paātrinot reakcijas procesu.

Pašlaik ultraskaņas pielietošanas pētījumi ir pierādījuši, ka ultraskaņa var aktivizēt bioloģiskās šūnas un veicināt vielmaiņu. Zemas intensitātes ultraskaņa nebojās visu šūnas struktūru, bet tā var uzlabot šūnas vielmaiņas aktivitāti, palielināt šūnas membrānas caurlaidību un selektivitāti, kā arī veicināt fermenta bioloģisko katalītisko aktivitāti. Augstas intensitātes ultraskaņas vilnis var denaturēt fermentu, pēc spēcīgas svārstības izraisīt šūnā esošo koloīdu flokulāciju un sedimentāciju, kā arī sašķidrināt vai emulģēt želeju, tādējādi liekot baktērijām zaudēt bioloģisko aktivitāti. Turklāt ultraskaņas kavitācijas izraisītā momentānā augstā temperatūra, temperatūras izmaiņas, momentānā augstā spiediena un spiediena izmaiņas iznīcinās dažas baktērijas šķidrumā, inaktivēs vīrusus un pat iznīcinās dažu mazu simbolisku organismu šūnu sieniņas. Augstākas intensitātes ultraskaņa var iznīcināt šūnas sieniņu un atbrīvot šūnā esošās vielas. Šī bioloģiskā iedarbība ir piemērojama arī ultraskaņas iedarbībai uz mērķi aļģu šūnu struktūras īpatnību dēļ. Ir arī īpašs mehānisms ultraskaņas aļģu nomākšanai un noņemšanai, tas ir, gaisa spilvens aļģu šūnā tiek izmantots kā kavitācijas burbuļa kavitācijas kodols, un gaisa spilvens tiek salauzts, kad kavitācijas burbulis ir salauzts, kā rezultātā aļģu šūna zaudē spēju kontrolēt peldēšanu.


Publicēšanas laiks: 2022. gada 1. septembris