Exploration de la capacité de résolution du Nanoptic 90 Plus

Introduction

La diffusion dynamique de la lumière, également connue sous le nom de spectroscopie de corrélation de photons, mesure les fluctuations de l'intensité de diffusion de l'échantillon dans un milieu liquide approprié et obtient le coefficient de diffusion D des particules se déplaçant à différentes vitesses (en fonction de leur taille) sous l'effet du mouvement brownien. Le coefficient de diffusion peut être converti en taille de particule, c'est-à-dire en diamètre hydrodynamique DH, par l'équation de Stokes-Einstein.

Oùk_Best la constante de Boltzmann,T est la température, et η est la viscosité du dispersant.

La distribution granulométrique de la diffusion dynamique de la lumière est obtenue par différents algorithmes, notamment CONTIN et les moindres carrés non négatifs (NNLS). La matrice de taux de décroissance ΓI obtenue par les tailles de particules DH(i) est ajustée à la fonction de corrélation pour fournir l'intensité relative de chaque fraction de taille de particule. En termes de résolution de l'algorithme pour la distribution de la taille des particules, le NNLS est préférable aux méthodes CONTIN ou Cumulants.

Il convient de noter que la diffusion dynamique de la lumière n'est pas une technique à haute résolution pour l'analyse de la distribution de la taille des particules, comparée à d'autres techniques de mesure. En utilisant la résolution la plus élevée, cette technologie peut identifier deux pics individuels pour deux composants étroitement distribués avec une différence de taille de trois fois ou plus. En outre, la résolution d'un instrument de diffusion dynamique de la lumière est également influencée par de nombreux facteurs, notamment la précision du réglage du trajet de la lumière, la puissance de la source lumineuse, la position des canaux du corrélateur, le nombre de canaux, la sensibilité des détecteurs et le rapport signal-bruit.

Comme nous le savons, la résolution de la distribution de la taille des particules est en contradiction avec la stabilité des résultats. En d'autres termes, une résolution plus élevée entraîne une stabilité plus faible dans une certaine mesure. Dans cet article, nous allons vérifier l'excellente capacité de résolution du Nanoptic 90 Plus, en mesurant un mélange de deux échantillons de latex.

 

 

Préparation de l'échantillon

Le Nanoptic 90 Plus de Bettersize Instruments Ltd. est équipé d'un laser à semi-conducteurs de 671 nm d'une puissance de 51 mW. Une fibre optique connectée à un détecteur à photodiode à avalanche (APD) est alignée à 90° pour enregistrer l'intensité de la diffusion. La fonction de corrélation obtenue est ajustée à l'aide de l'algorithme NNLS.
Un latex de polystyrène monodispersé de 60 nm et de 200 nm a été utilisé. La teneur en solides de l'échantillon était de 1 % en poids.
Les échantillons ont été préparés selon les étapes suivantes.

1) Pour l'échantillon de 60 nm, 100 μL du latex ont été dilués dans 1,5 mL d'une solution de NaCl 20 mM.
2) Pour l'échantillon de 200 nm, 7 μL de latex ont été dilués dans 1,5 mL de solution de NaCl 20 mM.
3) Pour le mélange 60 nm et 200 nm : 100 μL de latex de polystyrène de 60 nm et 7 μL de latex de 200 nm ont été mélangés et dilués dans 1,5 mL de solution de NaCl 20 mM.

Au lieu de l'eau, 20 mM NaCl a été ajouté comme diluant pour supprimer les doubles couches de particules causées par les charges de surface, et ainsi réduire l'interaction entre les particules.
La mesure a été effectuée à 25℃ avec une durée d'équilibre de température de 120 s. Chaque échantillon a été mesuré au moins trois fois pour montrer les écarts types.

Résultats et discussions

Comme le montre le tableau 1, on peut conclure que Nanoptic 90 Plus a une excellente répétabilité pour tous les échantillons. Les Pd.I des échantillons de 60 nm et 200 nm sont inférieurs à 0,05, ce qui indique qu'il s'agit d'échantillons monodispersés, et les résultats obtenus se situent tous dans les valeurs nominales des latex de polystyrène. La moyenne Z du mélange de latex de 60 nm et 200 nm est de 118,02 nm, et son Pd.I est de 0,2, ce qui montre qu'il devient un échantillon largement distribué après mélange.

Comme le montre la distribution de taille du mélange de 60 nm et 200 nm, NNLS est capable de distinguer les deux pics de taille et de fournir de bonnes valeurs de pic, illustrant ainsi la rationalité de l'algorithme NNLS ainsi que l'excellente résolution du Nanoptic 90 Plus.