蛍光性微小球のサイズ測定

2024-06-26Application Note

このアプリケーションノートでは、NMP溶媒に分散させた電池電極スラリーのゼータ電位測定に関する研究を紹介します。この実験では、BeNanoを使用して4つの異なるサンプルのゼータ電位を測定しました。その結果、すべてのサンプルのゼータ電位が負であり、電極材料に負電荷が存在することが示されました。ゼータ電位の振幅は50mV前後で、高い安定性を示した。この研究は、電池電極製造の最適化のためにゼータ電位を理解することの重要性を強調し、測定の信頼性を強調している。

製品名	BeNanoシリーズ
産業分野	電池とエネルギー
サンプル	蛍光性微小球
測定タイプ	粒子径
測定技術	動的光散乱（DLS）

はじめに

蛍光性微小球は、特定の波長の光を吸収し、明瞭な蛍光スペクトルを発することができる。この微小球は、生物医学研究、バイオセンサー、蛍光標識、細胞イメージングなど幅広い用途に応用されている。これらの微小球は、ドラッグ・デリバリー、分子診断、細胞追跡、バイオアナリシス用の蛍光プローブ、マーカー、あるいはキャリアとして機能する。製造プロセス、材料、ミクロスフェアのサイズによって、蛍光性ミクロスフェア懸濁液はさまざまな色を示します。動的光散乱（DLS）は、蛍光マイクロスフェアを含むナノスフェアのサイズを決定するために広く使用されている技術です。しかし、蛍光の存在がDLS測定の妨げになることがあります。蛍光は一般的に広いスペクトルを示すため、散乱光の揺らぎが大きくなることがあります。この干渉は、相関関数の低い切片によって示されるように、試験効率を低下させ、見かけの粒子径が小さくなり、粒度分布が広くなります。この潜在的な問題にもかかわらず、すべての蛍光性微小球がDLS測定に悪影響を及ぼすわけではありません。ほとんどの蛍光性微小球は、発光スペクトルよりも低い蛍光吸収スペクトルを持つ。DLS装置で赤色レーザー光源を利用することで、ほとんどの黄色や緑色の蛍光サンプルは励起されない。このため、これらのサンプルは測定中に蛍光を発することがなく、干渉を回避して正確な粒径特性評価を行うことができます。

励起帯域がDLSレーザーの波長をカバーする少数のサンプルについては、レーザー波長以外の散乱光波長をフィルタリングするために、光路に狭帯域フィルターを使用することができます。これにより、蛍光が粒子径測定に与える影響を最小限に抑えることができます。このアプリケーションノートでは、BeNano 180 Zetaにナローバンドフィルターを内蔵したBT-NBF-671キュベットを装着し、水環境中に分散したさまざまなサンプルの粒子径を測定しました。

実験

青色から赤色までの5種類の蛍光性ミクロスフェア試料を測定した。BeNano 180 Zetaの内蔵温度制御システムを25℃±0.1℃に設定した。各サンプルはナローバンドフィルター付きのBT-NBF-671キュベットに注入され、1サンプルあたり16μLで済みました。粒子径はDLSにより173°で測定した。結果の再現性と標準偏差を評価するため、各サンプルは少なくとも3回テストされた。

結果と考察

図 2 に、5 種類の蛍光性ミクロスフェア試料の相関関数を示す。高い相関関数の切片は、良好な信号対雑音比を示しており、狭帯域フィルターが蛍光効果を効果的に抑制していることを示している。図3は、5つのサンプルすべてが単一のピークと狭い分布を示すことを示している。

表1に5つのサンプルの粒子径の再現性試験結果を示します。結果は良好な再現性を示しており、平均粒子径（Z-ave）は200nmから500nmで、標準偏差は非常に小さい。これは試料の分散性が良好であることを示しています。PDI値が低いことから、分布が狭いことが示唆され、測定中に蛍光効果が効果的に緩和されていることがさらに確認されました。