Studies on structural, optical nonlinearity and antibacterial activity of Piperazine (bis) p-toluenesulfonate single crystal for optical limiting and biological applications

Piperazine (bis) p-toluenesulfonate (PPTSA), an organic single crystal was synthesized and grown at environmental temperature by slow evaporation process using methanol as the solvent. The grown PPTSA crystal is from the triclinic system and belongs to the space group P1-. Powder X-ray diffraction was performed to ensure lattice parameters. Analysis and confirmation of functional groups and bonds were carried out through FT-IR spectral study. The optical characteristics were investigated using the UV-Vis spectrum such as the optical absorption, cut-off wavelength were calculated. The photoluminescence investigation was conducted to assess the luminous characteristics of grown crystal. The calculated NLO parameters like β, n2, and χ(3) were found to be 0.0495×10-4 (cm/W), 8.705×10-10 (cm2/W), 5.316×10-7 (esu) and Optical Limiting threshold value was found to be 3.074×10-3 (Wcm-2). Antibacterial studies were carried out to investigate the biological significance against selected foodborne germs

Synthesis of fluorescent carbon quantum dots from Manihot esculenta waste peels for nonlinear optical and biological applications

The synthesis of carbon quantum dots using cassava (Manihot esculenta) waste peels by simple hydrothermal method. Carbon quantum dots were studied using PXRD, and HRTEM analysis, signifying an amorphous graphite carbon structure. The carbon quantum dots have two absorption peaks in the UV–vis spectrum, around 272 and 304 nm which lead to the π–π* and n–π* transitions. The produced CQDs exhibit excitation dependent fluorescence characteristics, with a fluorescence quantum yield of 4.664% at an excitation wavelength of 330 nm. The CQDs revealed a white light emitting diode with the Commission Internationale d'Eclairage (CIE) coordinates (0.35, 0.35). The nonlinear optical absorption 0.294×10−4 (cm/W), nonlinear refractive index 1.8138×10−8 (cm2/W), and third-order NLO susceptibility 5.5 × 10−6 (esu) were calculated using Z-Scan analysis. The synthesized CQDs were utilized for their antibacterial activity used S. aureus (23 mm), B. cereus (33 mm), E. coli (43 mm), and P. aeruginosa (30 mm) as harmful microbes. Our results suggest that Manihot esculenta waste peels CQDs have potential for application in NLO devices, optical switching, and pharmaceuticals

Вирощування та характеристика монокристалів саліцилату бензимідазолію для нелінійних оптичних досліджень та антибактеріальної дії

Organic non-linear optical Benzimidazolium salicylate (BISA) single crystals have been harvested from methanol solution by slow evaporation method. The grown crystals belong to the monoclinic crystal system with space group P21/c. Good crystalline nature of grown BISA crystal was confirmed by PXRD. The FTIR spectrum analysis affirms the presence of functional groups in BISA crystal. From the UV‒Vis-Absorption spectrum, the lower cut-off wavelength (356 nm) and its energy band gap and linear refractive index were calculated. Luminescence spectrum was recorded to explore the emission peak at 426 nm. The mechanical strength of BISA crystal was determined by Vickers microhardness tester and mechanical parameters like C11, Hk, Kc, and Bi were calculated for the first time. Dielectric properties of grown crystals were systematically investigated for different temperatures. Further, electronic polarizability (α) were calculated using Penn analysis and Clausius‒Mossotti equation. Z‒scan measurement was taken to explore the third-order NLO properties of BISA crystal. For the first attempt, the BISA crystals were tested against five human pathogenic bacterial, i.e. Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Shigella flexneri, Vibrio cholerae, and Klebsiella pneumoniae. Existing results established that Benzimidazolium salicylate crystals might find useful applications in nonlinear optics and antimicrobial field.Органічні нелінійні оптичні моноцитрали саліцилату бензимідазолію (BISA) отримували з розчину метанолу методом повільного випаровування. Вирощені кристали належать до моноклінної кристалічної системи з просторовою групою P21/c. Чітка кристалічна природа вирощеного кристалу BISA підтверджена PXRD. FTIR спектральний аналіз свідчить про наявність функціональних груп у кристалі BISA. Зі спектрів УФ ‒ видимого діапазону поглинання розраховано нижню граничну довжину хвилі (356 нм), ширину забороненої зони та лінійний показник заломлення. Спектр люмінесценції реєстрували при дослідження піку випромінювання при 426 нм. Механічну міцність кристалу BISA визначено за допомогою тестера мікротвердості Віккерса і вперше розраховано такі механічні параметри, як C11, Hk, Kc, and Bi. Діелектричні властивості вирощених кристалів систематично досліджували при різних температурах. Крім того, електронну поляризацію (α) розраховано за допомогою аналізу Пенна та рівняння Клаузіуса ‒ Моссотті. Для вимірювання властивостей третього порядку NLO кристалу BISA застосовано Z ‒ сканування. Вперше кристали BISA тестували на п'ять патогенних для людини бактерій, таких як Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Shigella flexneri, Vibrio cholerae, and Klebsiella pneumoniae. Отримані результати показали, що кристали саліцилату бензимідазолію можуть знайти корисне застосування в нелінійній оптиці та антимікробній галузі