01
DLS的基本原理
其中D是扩散系数,K是玻尔兹曼常数,T是绝对温度,η是介质的粘度,R是粒子的流体力学半径。
双电子层模型
此时所运用到的技术是基于DLS的ELS电泳光散射。
其中ζ是Zeta电位,U是电泳迁移率,ε是介质的介电常数,η是溶剂粘度,f(κa)是Henry函数。其他几个量都好理解,f(κa)中的κa是粒子半径对双电子层厚度的比例,有两个值通常用于f(κa)测定的近似值。
02
动态光散射技术的应用
NO.1
纳米颗粒、纳米材料和纳米药物的表征,如量子点、碳纳米管、金纳米颗粒、脂质体、胶束及其他药物输送系统。DLS可以提供有关这些纳米级颗粒的大小、稳定性、聚集和相互作用等信息。
NO.2
蛋白质、肽和其他生物分子的表征,如抗体、酶、激素以及DNA等。DLS可以提供有关这些生物大分子的大小、展开、聚集和结合等信息。
NO.3
聚合物、共聚物和聚合物溶液的表征,如聚乙二醇(PEG)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)及聚丙烯酰胺(PAM)等。DLS可以提供有关这些合成大分子的大小、分子量、多分散指数(PDI)、支化和交联等信息。
NO.4
胶体、乳液和悬浮液的表征,如牛奶、油漆、墨水、乳胶、粘土和土壤等。DLS 可以提供有关这些复杂流体的大小、稳定性等信息。
03
DLS的优势和局限性
非侵入性:DLS不需要任何样品制备或修改,并且在测量过程中不会改变或损坏样品。此处有一个前提条件,即样品是在未稀释或未经过其他处理下进行检测的。有的粒度分析设备需要对样品进行稀释或者加入电解液才能检测,这样可能就破坏了样品本身。
快速:DLS可以在几分钟甚至一分钟内提供结果。
简单:DLS只需要了解介质、溶剂的粘度和折射率即可计算粒径。
灵敏:DLS可以检测直径小至1nm甚至0.3nm的颗粒。
基本假设:DLS技术假设颗粒都是球形的、均匀的,这对于某些样品来说,检测结果可能时不准确的,如碳纳米管、纳米纤维素等。
易受干扰:DLS可能会受到多重散射(当散射光再次被其他颗粒散射时)、吸收(当光被样品或介质吸收时,如红色激光检测蓝色样品)、污染(当样品中存在灰尘或其他杂质时)、温度波动(当测量过程中温度变化时)和样品老化(当样品由于化学或物理过程而随时间变化时)等因素的影响。
分辨率不高:DLS 在解析具有相似尺寸或重叠尺寸分布的粒子时分辨率有限,如对100nm和200nm两种标准液混合样品进行检测时,DLS可能无法分辨出这两种标准液。目前市面上主流DLS设备的分辨率基本维持在1:3~1:4的范围内。
精度不够:DLS可能对检测主体直径大于1 μm的颗粒很难提供准确的结果。其中一部分原理是颗粒过大、过重势必会影响其正常的布朗运动。
04
一些DLS动态光散射仪品牌
DLS动态光散射仪的一些品牌包括(有很多优秀产品,这里只列举部分):
来自英国Malvern Panalytical的Zetasizer Advance系列:该系列共计三款产品,分别是Lab型、Pro型和Ultra型,全系列产品可以测量颗粒粒径、分布、Zeta电位、分子量、浓度等。它们提供各种样品池选项和功能,例如多角度MADLS以提高分辨率。
来自美国麦奇克的Nanotrac Wave II:它具有获得专利的探头设计(比较新的设计),可以测量非常低或高浓度的样品,以及有着可以处理不同类型的样品和应用的灵活软件。
来自美国PSS的Nicomp Z3000系列:模块化设计,搭载PMT、APD双检测器,拥有灵敏度较高的Nicomp多峰算法。
来自美国Brookhaven的NanoBrook Omni:模块化的设计,可以轻松升级和定制,可检测固体表面膜电位;搭载有微流变部件。
微信号|Particle_Institute