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Messung der Größe von fluoreszierenden Mikrosphären

2024-06-26Application Note

In diesem Anwendungshinweis wird eine Studie zur Bestimmung des Zetapotenzials von in NMP-Lösungsmittel dispergierten Batterieelektrodenaufschlämmungen vorgestellt. Das Experiment nutzte den BeNano, um das Zetapotenzial von vier verschiedenen Proben zu messen. Die Ergebnisse zeigten, dass alle Proben negative Zetapotenziale aufwiesen, was auf das Vorhandensein negativer Ladungen in den Elektrodenmaterialien hinweist. Die Amplituden des Zetapotenzials lagen bei etwa 50 mV, was auf eine hohe Stabilität hindeutet. Die Studie zeigt, wie wichtig das Verständnis des Zetapotenzials für die Optimierung der Produktion von Batterieelektroden ist, und unterstreicht die Zuverlässigkeit der Messungen.

Produkt	BeNano-Reihe
Industrie	Batterie und Energie
Muster	Fluoreszierende Mikrokugeln
Messung Typ	Partikelgröße
Technologie der Messung	Dynamische Lichtstreuung (DLS)

Einführung

Fluoreszierende Mikrokugeln können bestimmte Wellenlängen des Lichts absorbieren und unterschiedliche Fluoreszenzspektren emittieren. Sie finden breite Anwendung in der biomedizinischen Forschung, in Biosensoren, bei der Fluoreszenzmarkierung und der Zellbildgebung. Diese Mikrokugeln können als fluoreszierende Sonden, Marker oder Träger für die Verabreichung von Medikamenten, die Molekulardiagnostik, die Zellverfolgung und die Bioanalyse dienen. Je nach Herstellungsverfahren, Materialien und Größe der Mikrokügelchen können fluoreszierende Mikrokügelchen-Suspensionen unterschiedliche Farben aufweisen. Die dynamische Lichtstreuung (DLS) ist eine weit verbreitete Technik zur Bestimmung der Größe von Nanokugeln, einschließlich fluoreszierender Mikrokugeln. Das Vorhandensein von Fluoreszenz kann jedoch manchmal die DLS-Messungen stören. Fluoreszenz weist in der Regel ein breites Spektrum auf, was zu erhöhten Fluktuationen im gestreuten Licht führen kann. Diese Störung verringert die Testeffizienz, was durch einen niedrigeren Achsenabschnitt der Korrelationsfunktion angezeigt wird, und führt zu kleineren scheinbaren Partikelgrößen und breiteren Größenverteilungen. Trotz dieses potenziellen Problems haben nicht alle fluoreszierenden Mikrokugeln negative Auswirkungen auf die DLS-Messungen. Die meisten fluoreszierenden Mikrokugeln haben Fluoreszenzabsorptionsspektren, die niedriger sind als ihre Emissionsspektren. Durch die Verwendung einer roten Laserquelle in DLS-Geräten werden die meisten gelb und grün fluoreszierenden Proben nicht angeregt. Dadurch wird verhindert, dass diese Proben während der Messung Fluoreszenz emittieren, wodurch Interferenzen vermieden werden und eine genaue Größencharakterisierung gewährleistet ist.

Bei einigen wenigen Proben, deren Anregungsband die Wellenlänge des DLS-Lasers abdeckt, kann ein Schmalbandfilter im optischen Pfad verwendet werden, um Streulicht mit anderen Wellenlängen als der Laserwellenlänge herauszufiltern. Dadurch werden die Auswirkungen der Fluoreszenz auf die Messung der Partikelgröße minimiert. In dieser Applikationsschrift wurde das BeNano 180 Zeta, ausgestattet mit einer BT-NBF-671-Küvette, die einen Schmalbandfilter enthält, zur Messung der Partikelgröße verschiedener in einer wässrigen Umgebung dispergierter Proben verwendet.

Experimentelles

Es wurden fünf fluoreszierende Mikrokugelproben gemessen, deren Farben von blau bis rot reichten. Das eingebaute Temperaturkontrollsystem des BeNano 180 Zeta wurde auf 25°C ± 0,1°C eingestellt. Jede Probe wurde in die BT-NBF-671-Küvette mit einem Schmalbandfilter injiziert, so dass nur 16 μl pro Probe benötigt wurden. Die Partikelgröße wurde bei 173° mittels DLS gemessen. Jede Probe wurde mindestens dreimal getestet, um die Wiederholbarkeit der Ergebnisse und die Standardabweichung zu ermitteln.

Ergebnisse und Diskussion

Abbildung 2 zeigt die Korrelationsfunktionen der fünf fluoreszierenden Mikrosphärenproben. Die hohen Schnittpunkte der Korrelationsfunktionen weisen auf ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis hin und zeigen, dass der Schmalbandfilter den Fluoreszenzeffekt wirksam unterdrückt. Abbildung 3 zeigt, dass alle fünf Proben einen einzigen Peak und eine schmale Verteilung aufweisen.

In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der Wiederholbarkeitstests für die Partikelgrößen der fünf Proben aufgeführt. Die Ergebnisse zeigen eine gute Wiederholbarkeit, wobei die durchschnittlichen Partikelgrößen (Z-ave) zwischen 200 nm und 500 nm liegen und die Standardabweichungen sehr gering sind. Dies deutet auf eine gute Dispergierbarkeit der Proben hin. Die niedrigen PDI-Werte deuten auf enge Verteilungen hin, was wiederum bestätigt, dass der Fluoreszenzeffekt während der Messungen wirksam abgeschwächt wird.

Schlussfolgerung

Das mit einem Schmalbandfilter ausgestattete BeNano 180 Zeta misst effektiv die Partikelgrößen von fluoreszierenden Mikrokugeln. Die hohen Schnittpunkte der Korrelationsfunktion und die niedrigen PDI-Werte zeugen von einem guten Signal-Rausch-Verhältnis und engen Verteilungen, was darauf hindeutet, dass die Fluoreszenzinterferenz minimiert wird, was genaue und wiederholbare Partikelgrößenmessungen gewährleistet.