آنالیز DLS

آنالیز DLS

معرفی آنالیز DLS

آنالیز پراکندگی نورپویا (DLS) که به آن روش طیف سنجی همبستگی همبستگی فوتون (PCS) نیز گفته می‌شود، روشی فیزیکی است که برای تعیین توزیع ذرات موجود در محلول ها و سوسپانسیون ها استفاده می شود. این روش بر اساس برهمکنش نور با ذره است. در حقیقت در این روش، پس از تابش نور لیزر،  پراکندگی و تغییرات شدت نور بر حسب حرکات براونی ذرات، مورد مطالعه قرار گرفته و توزیع ابعاد ذرات محاسبه می شود. از آنجائیکه ذرات حرکت براونی دارند و علاوه بر این بین ذرات و محیط اطراف که مایع می ­باشد برهم کنش­هایی وجود دارد، شدت پراکندگی نور بر حسب زمان و یا در زوایای مختلف تغییر می­ کند. از همبستگی بین این تغییرات و با توجه به پارامترهای کلوئید می­ توان اندازه ذرات را محاسبه کرد. اطلاعات بدست آمده از DLS بسیار وابسته به عوامل محیطی بوده و نیازمند تحلیل و پردازش بیشتری است.

حرکت براونی

همان­طور که گفته شد پراکندگی نور پویا با اندازه‌گیری حرکت براونی ذرات و یا به عبارت دیگر میزان جابجایی ذرات درون سیال پی به اندازه آنها می‌برد. زمانی که ذرات درون سیال قرار می‌گیرند، مولکول‌های سیال نیرویی به ذرات اعمال می‌کنند. اعمال این نیرو از سوی مولکول‌های سیال سبب حرکت ذرات می‌شود و ذرات درون سیال به طور تصادفی حرکت می‌کنند. به حرکت تصادفی ذرات درون سیال بر اثر اعمال نیرو از سوی مولکول‌های سیال، حرکت براونی گفته می‌شود. اندازه‌گیری حرکت براونی ذرات به ­وسیله محاسبه میزان شدت نوسانات پرتوهای نور پراکنده شده توسط ذرات تعیین می‌گردد.

حرکت براونی ذرات درون سیال، وابسته به اندازه ذرات است. هرچه اندازه ذره درون سیال بزرگ‌تر باشد، حرکت براونی ذره آهسته‌تر می‌شود و به همین ترتیب، با کوچک‌تر شدن اندازه ذره، حرکت ذره درون سیال سریع‌تر می‌گردد. البته لازم به ذکر است که حرکت براونی ذرات به پارامترهای دیگری نیز وابسته است که می‌توان از بین آنها به دما و ویسکوزیته اشاره کرد. پس توجه به این نکته لازم و ضروری است که پارامتر‌های تأثیرگذار در انجام آزمون، باید ثابت باشند که در غیر این صورت، آزمون انجام شده می‌تواند خطا داشته ‌باشد. سرعت حرکت براونی به صورت یک پارامتر ویژه تعریف می‌شود. این پارامتر که سرعت حرکت براونی ذرات برای بدست آوردن آن محاسبه می‌شود، پارامتر ضریب نشر انتقالی نام­گذاری شده است. پس محاسبه اندازه جابجایی ذرات درون سیال یا همان حرکت براونی ذرات منجر به دستیابی به پارامتر ضریب نشر انتقالی خواهد شد.

ارتباط بین اندازه ذرات و سرعت حرکت براونی توسط رابطه استوکس انیشتین برقرار می­ شود:

که در آن dقطر هیدرودینامیکی ذرا ، k ثابت بولتزمن، T دمای محیط، ویسکوزیته حلال و D ضریب نشر انتقالی است.

قطر هیدرودینامیکی

البته باید به این نکته نیز توجه داشت که اندازه ذرات بدست آمده از این روش، اندازه حقیقی ذرات نمی‌باشد، بلکه اندازه هیدرودینامیکی آنها است. از آنجائیکه نمونه به صورت کلوئیدی است و ذرات بوسیله مولکول­های مایع پوشیده می ­شود، روی ذرات دولایه الکتریکی تشکیل می ­شود ذره به همراه دولایه الکتریکی حرکت می ­کند و در نتیجه اندازه مؤثر ذره افزایش می­یابد. شعاع مجموعه ذره به همراه دولایه الکتریکی شعاع هیدرودینامیک ذره نامیده می­شود. این لایه در شکل زیر نشان داده شده است.

در مقایسه با روش TEM روش DLS در اندازه گیری اندازه ذرات مزایای زیر را دارد:

  • شدت به طور مستقیم به توان ششم اندازه ذرات متناسب است و مقیاس ­بندی دیگری احتیاج ندارد.
  • به طور مستقیم تعداد ذرات و در نهایت توزیع اندازه ذرات داده می­شود. برخلاف روش­های تصویربرداری که ابتدا باید تصویر تهیه و ذرات شمرده شوند و در نهایت توزیع اندازه ذرات را به دست آورد. شمارش ذرات با دشواری­ هایی در تشخیص اندازه دقیق ذرات و تعداد محدود آنها همراه است.
  • روشی غیرمخرب و سریع است.
  • نمونه ­برداری مناسب­تری دارد. زیرا از کل حجم زیادی از نمونه داده برداری انجام می­ شود و نتایج به دست آمده قابل اعتمادتر است.

یکی از آزمون هایی که عموماْ با دستگاه های DLS نیز قابل اندازه گیری است، تعیین پتانسیل زیتای ذرات است. این اصطلاح برای اشاره به پتانسیل الکتریکی در تعلیق کلوئیدی بکار می‌رود. پتانسیل زتا یه ذره در اکثر موارد به عنوان شاخصی برای بررسی پایداری پراکندگی نمونه مورد استناد واقع می گردد. مقادیر بالا از نظر اندازه در پتانیسل زتا،به معنای این است که سوسپانسون ازحیث پایداری الکتروستاتیک در وضعیت مطلوبی است. پتانسیل زتا به عنوان تابعی از PH یا به عنوان عاملی در تغییر شیمی نمونه،برای ایجاد فرمولاسیون های جدید برای ایجاد موادی با عمر پایداری طولانی تر می باشد. در نقطه مقابل این امر، مشخص نمودن نقطه ای که پتانسیل زتا در آن صفر است که نقطه ایزوالکتریک نامیده می شود می تواند شرایط بهینه را برای جداسازی ذرات یا ایجاد لخته، فراهم نماید. جهت اطلاعات بیشتر در خصوص آزمون تعیین پتانسیل زتا می توانید به صفحه آنالیز فوق مراجعه کنید.

مشخصات دستگاه  آنالیز DLS

SZ-100z Dynamic Light Scattering & Zeta potential analyzer , company: Horiba Jobin Jyovin

کاربردهای آنالیز DLS

  • تعیین میانگین اندازه ذرات در مایعات
  • تعیین توزیع اندازه ذرات
  • بررسی رفتار ذرات در مایعات و تمایل آنها برای کلوخه ای شدن
  • مطالعه رفتار داروها در مایعات بدنی
  • تعیین کمی فرآیند های پلی پپتیدها یا DNA
  • بررسی پایداری کلوپیدی به عنوان پیش ماده تجمع و ترسیب

توانایی ها و محدودیت های  آنالیز DLS

مزایای DLS

  • اندازه­ گیری ذرات 1 نانومتری
  • زمان کوتاه آزمایش
  • آنالیز تکرارپذیر و قابل اطمینان
  • عدم نیاز به آماده ­سازی پیچیده نمونه
  • حجم نمونه بسیار کم
  • اندازه­ گیری نمونه­ های رقیق
  • قیمت مناسب

معایب DLS

  • آنالیز دشوار
  • مناسب نبودن برای محلول­ های با وزن مولکولی بسیار پایین و سیستم­ های با جذب بالا
  • نتایج می­ تواند تحت تأثیر مقدار بسیار کمی ذرات کلوخه شده قرار بگیرد.
  • خطا در نتیجه پراکندگی­ های چندگانه
0 پاسخ

پاسخ دهید

میخواهید به بحث بپیوندید؟
مشارکت رایگان.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *