Exploración de la capacidad de resolución del Nanoptic 90 Plus

Introducción

La dispersión dinámica de la luz, también conocida como espectroscopia de correlación de fotones, mide las fluctuaciones de la intensidad de dispersión de la muestra en un medio líquido adecuado, y obtiene el coeficiente de difusión D de las partículas que se mueven a diferentes velocidades (en función de su tamaño) bajo el efecto del movimiento browniano. El coeficiente de difusión puede convertirse en el tamaño de la partícula, es decir, el diámetro hidrodinámico DH, mediante la ecuación de Stokes-Einstein.

Dondek_Bes la constante de Boltzmann,T es la temperatura, y η es la viscosidad del dispersante.

La distribución del tamaño de las partículas de la dispersión dinámica de la luz se obtiene mediante distintos algoritmos, entre ellos CONTIN y mínimos cuadrados no negativos (NNLS). La matriz de tasa de decaimiento ΓI obtenida por los tamaños de partícula DH(i) se ajusta a la función de correlación para proporcionar la intensidad relativa de cada fracción de tamaño de partícula. En términos de resolución del algoritmo para la distribución del tamaño de las partículas, el NNLS es preferible a los métodos CONTIN o Cumulants.

Cabe señalar que la dispersión dinámica de la luz no es una técnica de alta resolución para el análisis de la distribución del tamaño de las partículas, en comparación con otras técnicas de medición. Utilizando la resolución más alta, esta tecnología puede identificar dos picos individuales para dos componentes distribuidos estrechamente con una diferencia de tamaño de tres o más veces mayor. Además, la resolución de un instrumento de dispersión de luz dinámica también se ve afectada por numerosos factores, como la precisión del ajuste de la trayectoria de la luz, la potencia de la fuente de luz, las posiciones de los canales de correlación, el número de canales, la sensibilidad de los detectores y la relación señal-ruido.

Como sabemos, la resolución de la distribución granulométrica contradice la estabilidad del resultado. En otras palabras, una mayor resolución conlleva en cierta medida una menor estabilidad. En este artículo, comprobaremos la excelente capacidad de resolución del Nanoptic 90 Plus, midiendo una mezcla de dos muestras de látex.

 

 

Preparación de la muestra

El Nanoptic 90 Plus de Bettersize Instruments Ltd. está equipado con un láser de estado sólido de 671 nm con una potencia de 51mW. Una fibra óptica conectada a un detector fotodiodo de avalancha (APD) se alinea a 90° para registrar la intensidad de dispersión. La función de correlación obtenida se ajusta mediante el algoritmo NNLS.
Se utilizó un látex de poliestireno monodisperso de 60 nm y otro de 200 nm. El contenido sólido de la muestra fue del 1% en peso.
Las muestras se prepararon siguiendo los siguientes pasos

1) Para la muestra de 60 nm, se diluyeron 100 μL del látex en 1,5 mL de solución de NaCl 20 mM.
2) Para la muestra de 200 nm, se diluyeron 7 μL del látex en 1,5 mL de solución de NaCl 20 mM.
3) Para la mezcla de 60 nm y 200 nm: Se mezclaron 100 μL de látex de poliestireno de 60 nm y 7 μL de 200 nm y se diluyeron en 1,5 mL de solución de NaCl 20 mM.

En lugar de agua, se añadió NaCl 20 mM como diluyente para suprimir las capas dobles de partículas causadas por las cargas superficiales, y reducir así la interacción entre partículas.
La medición se realizó a 25℃ con una duración del equilibrio de temperatura de 120 s. Cada muestra se midió al menos tres veces para mostrar las desviaciones estándar.

Resultados y discusiones

Como se muestra en la tabla 1, se puede concluir que Nanoptic 90 Plus tiene una excelente repetibilidad para todas las muestras. El Pd.I de las muestras de 60 nm y 200 nm es inferior a 0,05, lo que indica que son muestras monodispersas, y los resultados obtenidos están todos dentro de los valores nominales de los látex de poliestireno. La media Z de la mezcla de látex de 60 nm y 200 nm es de 118,02 nm, y su Pd.I es de 0,2, lo que demuestra que se convierte en una muestra ampliamente distribuida tras la mezcla.

Como puede observarse en la distribución de tamaños de la mezcla de 60 nm y 200 nm, el NNLS es capaz de distinguir los dos picos de tamaño y proporcionar buenos valores de pico, ilustrando así la racionalidad del algoritmo NNLS, así como la excelente resolución del Nanoptic 90 Plus.