коллоидные частицы + светорассеяние

физико-химические методы исследования, методики и другие вопросы аналитической химии
analytical chemistry, analysis and techniques for professionals
Ответить
Natascha
Сообщения: 14
Зарегистрирован: Ср май 29, 2013 9:50 pm

коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение Natascha » Чт сен 12, 2013 7:10 pm

Здравствуйте, уважаемые форумчане!

Имеются наночастицы оксида кремния, покрытые тонким слоем оксида алюминия.

http://www.sigmaaldrich.com/catalog/pro ... &region=RU

Насколько я понимаю, при кислых условиях поверхность частиц заряжена положительно, таким образом, данные коллоидные частицы электростатически стабилизированы.


Динамическое светорассеяние разбавленного раствора таких частиц выдает в несколько раз больший размер, чем они на самом деле есть (данные статей + посмотрели частицы на TEMе).

Вопрос_1: Корректно ли мерить заряженные коллоиды на светорассеянии? Насколько я понимаю, делать это не очень правильно, так как между движением частиц даже в разбавленных растворах будут корреляции за счет дальнодействующего электростатического взаимодействия.

Вопрос_2: Как сделать так, чтобы измерения были корректными, если они действительно некорректны? Если добавлять соль, то непонятно, сколько ее нужно добавлять. Слишком большое количество добавленной соли может привести к агрегации наночастиц. :(

Заранее спасибо за ответы!

Аватара пользователя
dan14444
Сообщения: 2541
Зарегистрирован: Ср окт 10, 2007 2:14 am

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение dan14444 » Чт сен 12, 2013 11:10 pm

Разбавлять.

Polychemist
Сообщения: 9726
Зарегистрирован: Вт дек 21, 2004 11:42 am

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение Polychemist » Пт сен 13, 2013 4:03 am

Да. И озвучивать, долго, можно с ПАВ. Заряда бояться не надо, без него будет как раз ассоциация. А какой вообще там размер? По ссылке его сразу не видно.

Natascha
Сообщения: 14
Зарегистрирован: Ср май 29, 2013 9:50 pm

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение Natascha » Пт сен 13, 2013 8:49 am

Polychemist писал(а):Да. И озвучивать, долго, можно с ПАВ. Заряда бояться не надо, без него будет как раз ассоциация. А какой вообще там размер? По ссылке его сразу не видно.
Диаметр порядка 20 нм.

bf109xxl
Сообщения: 150
Зарегистрирован: Вт авг 16, 2005 10:27 pm

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение bf109xxl » Пт сен 13, 2013 9:17 am

Natascha писал(а):Здравствуйте, уважаемые форумчане!
Динамическое светорассеяние разбавленного раствора таких частиц выдает в несколько раз больший размер, чем они на самом деле есть (данные статей + посмотрели частицы на TEMе).
DLS дает гидродинамический радиус, который обычно в несколько раз больше "микроскопического". Это совершенно обычная ситуация, и данные DLS и TEM сравнивать напрямую некорректно.

bf109xxl
Сообщения: 150
Зарегистрирован: Вт авг 16, 2005 10:27 pm

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение bf109xxl » Пт сен 13, 2013 9:19 am

Natascha писал(а): Диаметр порядка 20 нм.
Размер хорошо подходит для SAXS, но не знаю, как со всем остальным.

Polychemist
Сообщения: 9726
Зарегистрирован: Вт дек 21, 2004 11:42 am

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение Polychemist » Пт сен 13, 2013 10:29 am

bf109xxl писал(а):DLS дает гидродинамический радиус, который обычно в несколько раз больше "микроскопического".
Обычно? И для однородных маленьких жестких шариков? А не для гибкоцепных полимеров? Объект то вроде как раз для DLS...

bf109xxl
Сообщения: 150
Зарегистрирован: Вт авг 16, 2005 10:27 pm

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение bf109xxl » Пт сен 13, 2013 11:12 am

Polychemist писал(а):Обычно? И для однородных маленьких жестких шариков?
Да. Квантовые точки с ТЕМ-радиусом порядка 1,5-3 нм по DLS имели радиус порядка 6-10 нм, если не больше. Очень жесткие, однородные и маленькие шарики.

Natascha
Сообщения: 14
Зарегистрирован: Ср май 29, 2013 9:50 pm

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение Natascha » Пт сен 13, 2013 12:24 pm

bf109xxl писал(а):
Polychemist писал(а):Обычно? И для однородных маленьких жестких шариков?
Да. Квантовые точки с ТЕМ-радиусом порядка 1,5-3 нм по DLS имели радиус порядка 6-10 нм, если не больше. Очень жесткие, однородные и маленькие шарики.
А Вы не могли бы пояснить, почему? Если раствор достаточно разбавлен + шарики не взаимодействуют друг с другом, то гидродинамический радиус должен совпадать с геометрическим радиусом...

bf109xxl
Сообщения: 150
Зарегистрирован: Вт авг 16, 2005 10:27 pm

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение bf109xxl » Пт сен 13, 2013 1:17 pm

Natascha писал(а):Если раствор достаточно разбавлен + шарики не взаимодействуют друг с другом, то гидродинамический радиус должен совпадать с геометрическим радиусом...
Вокруг шарика имеется "шуба" из молекул стабилизатора и/или ориентированных молекул растворителя (сольватная оболочка). Теоретически чем больше размер частицы, тем меньше должна быть разница, но жизнь богаче фантазии - даже для очень больших (порядка 200-300 нм) сферических частиц иногда разница бывает заметной. Я не шибко великий знаток DLS, но тема "TEM vs. DLS" регулярно всплывает у нас в дискуссиях на семинарах по наноколлоидам, да и сам кой-чаво делал такого, где разница между гидродинамическим радиусом и TEMовским проявлялась достаточно сильно (FFF). Для Ваших частиц SAXS может оказаться гораздо надежнее. Если, конечно, нет никаких других подводных камней - с SAXS я дел не имел, к сожалению.

Аватара пользователя
VladimirMSK
Сообщения: 49
Зарегистрирован: Вт ноя 20, 2012 5:54 pm
Контактная информация:

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение VladimirMSK » Ср сен 18, 2013 4:12 pm

bf109xxl писал(а):
Polychemist писал(а):Обычно? И для однородных маленьких жестких шариков?
Да. Квантовые точки с ТЕМ-радиусом порядка 1,5-3 нм по DLS имели радиус порядка 6-10 нм, если не больше. Очень жесткие, однородные и маленькие шарики.
Хоть и пишут производители, что DLS измеряет от 1-0,5 нм, на деле работать с такими размерами проблематично, т.к. рассеяние от таких маленьких частиц очень слабое (даже от частиц радиусом 10 нм, как у ТС). Приходится работать с высокими концентрациями. Какая интенсивность рассеяния при измерении DLS ваших образцов и какая концентрация? Какая амплитуда корреляционной функции? Под каким углом измеряете рассеяние? Какая длина волны лазера? У QD, вероятно, есть переизлучение на другой длине волны, которое может ухудшать соотношение сигнал/шум, измерения на другой длине волны может существенно улучшить результат измерений в этом случае. Ну и неправильная подстановка вязкости и коэффициента преломления среды может давать неправильный размер частиц.
Еще хочу сказать, что при агрегировании в образце части частиц рассеяние на них будет существенно сильнее, чем на исходных частицах и рассеяние от таких частиц "забьет" рассеяние от исходных частиц. В результате DLS будет давать завышенный размер частиц, а различить две моды не сможет.
Лаборатория применения - оптическая микроскопия и динамическое рассеяние света. MicroscopeWorld точка РУ

Polychemist
Сообщения: 9726
Зарегистрирован: Вт дек 21, 2004 11:42 am

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение Polychemist » Ср сен 18, 2013 4:16 pm

Да, да, ACFs в студию!

bf109xxl
Сообщения: 150
Зарегистрирован: Вт авг 16, 2005 10:27 pm

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение bf109xxl » Ср сен 18, 2013 11:12 pm

VladimirMSK писал(а):Какая интенсивность рассеяния при измерении DLS ваших образцов и какая концентрация? Какая амплитуда корреляционной функции? Под каким углом измеряете рассеяние? Какая длина волны лазера?
Я лично не измерял (хотя данные получить, наверное, смогу - как соучастник всей работы). Но факт огромной разницы между размером ядра QD (R_C) и гидродинамическим радиусом (R_H), определенным по DLS, отражен, думаю, в десятках статей, как минимум. Вот одна из них: Pons T., et al., Hydrodynamic dimensions, electrophoretic mobility, and stability of hydrophilic quantum dots, J Phys Chem B. 110(41):20308-16, 2006. Смотрите графики на рис. 3, очень показательно - при радиусе ядра в районе 1-1,5 нм R_H порядка 4-6 нм. Ситуация совершенно обычная. Аналогичную я наблюдал и с FFF-ICP-MS, где разделение контролируется гидродинамическим радиусом. Можно, конечно, поднять данные, которые намерили мои коллеги, но, знаете, мне как-то несколько странно считать, что авторы десятков публикаций данной по теме - поголовно тупые идиоты, не соображающие ни бельмеса в DLS и не анализирующие тщательно все аспекты как процесса измерения, так и характеризуемой системы.
VladimirMSK писал(а):Ну и неправильная подстановка вязкости и коэффициента преломления среды может давать неправильный размер частиц.
Это, безусловно, очень глубокомысленное утверждение. Но вот только где их взять-то, правильные параметры? Какой коэффициент преломления брать для "шубы" вокруг частицы? Или правильными будут те, которые дадут искомый радиус? :) Боюсь, они будут несколько противоречить законам физики.
VladimirMSK писал(а):Еще хочу сказать, что при агрегировании в образце части частиц рассеяние на них будет существенно сильнее, чем на исходных частицах и рассеяние от таких частиц "забьет" рассеяние от исходных частиц.
Агрегированием можно смело пренебречь - частицы эффективно стабилизированы.
VladimirMSK писал(а):В результате DLS будет давать завышенный размер частиц, а различить две моды не сможет.
Оно по-любому дает сильно завышенный размер для QD. В разы. И получаемый гидродинамический радиус вполне разумен - по крайней мере, хорошо объясняет данные FFF, где QD делятся, увы, ну крайне хреново даже со всевозможными танцами с бубном.

Вы, видимо, не совсем меня поняли. Я не утверждаю, что определенный с помощью DLS гидродинамический радиус QD "неправильный" - думаю, он как раз вполне логичный. Я лишь утверждаю, что для QD в водных средах R_H _принципиально_ отличается от R_C, определяемого по TEM. Но большинство-то интересует как раз последнее, т.к. люминесцентные свойства QD определяются в основном R_C. Для частиц с R_C~10-20 нм (не-QD, то бишь), безусловно, относительная разница R_H и R_C будет гораздо меньшей. Но, думаю, все еще вполне ощутимой.

Polychemist
Сообщения: 9726
Зарегистрирован: Вт дек 21, 2004 11:42 am

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение Polychemist » Чт сен 19, 2013 6:52 am

Да, размер КТ по ТЭМ и по ДЛС гарантировано будет разный. Они ведь чем-то стабилизированы? При размере в 1-1.5 нм даже низкомолекулярный ПАВ легко даст пару нм к диаметру. Какая-то близость диаметров возможна лишь при более качественном ТЭМ, чтобы видеть не только ядро, но и оболочку. Или СЭМ, если вытянет такие размеры. А иначе сравниваем заведомо несравнимое. Ну и
...авторы десятков публикаций данной по теме - поголовно тупые идиоты, не соображающие ни бельмеса в DLS и не анализирующие тщательно все аспекты как процесса измерения, так и характеризуемой системы
Вариант маловероятный, но возможный, когда-то я сам был таковым, что не помешало мне опубликовать пару статей в хороших местах :oops: ... Область же до 5 нм действительно сомнительная и опасная для светорассеяния, по-хорошему, там надо делать многоугловой DLS+SLS, экстраполировать ко всяким там нулевым углам и т.п. Это делается очень редко, да и рутинные приборы зачастую имеют лишь один угол.

Аватара пользователя
VladimirMSK
Сообщения: 49
Зарегистрирован: Вт ноя 20, 2012 5:54 pm
Контактная информация:

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение VladimirMSK » Пт сен 20, 2013 6:04 pm

bf109xxl писал(а): Я лишь утверждаю, что для QD в водных средах R_H _принципиально_ отличается от R_C, определяемого по TEM.
Мне интересна причина такого отличия, хочется первоначально исключить возможность человеческой ошибки. Если вы даете голову на отсечение за результаты ваших коллег и результаты из статей, значит им можно доверять. (доступа к этой статье у меня нет, можете через ЛС как-то ее переслать, на файлообменник выложить?)
Я работал с QD на DLS и знаю, что из-за флуоресценции измерения корреляционной функции могут быть сделаны некачественно. Хотел узнать, в вашем случае эта проблема возникала и была ли как-то решена.
Я здесь и на своем сайте писал о методе NTA для измерения размеров наночастиц, для него пишут о пределе измеряемых размеров около 20 нм и причина, похоже, в том, что частицы с меньшим размером уже недостаточно интенсивно рассеивают. Интересно, флуоресценция QD не решает эту проблему? Может интенсивности хватит для измерений. Не пробовали этот метод?
Вы и ТС (Natascha) вместе работаете, речь идет об одном и том же случае? Если вы в Москве и еще остался образец можно у меня померить под разными углами и на разных лазерах, если еще актуально.
Лаборатория применения - оптическая микроскопия и динамическое рассеяние света. MicroscopeWorld точка РУ

bf109xxl
Сообщения: 150
Зарегистрирован: Вт авг 16, 2005 10:27 pm

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение bf109xxl » Сб сен 21, 2013 10:43 am

Polychemist писал(а):При размере в 1-1.5 нм даже низкомолекулярный ПАВ легко даст пару нм к диаметру.
Из статьи: The larger values for the hydrodynamic radius measured for even the most compact ligand shell ... is also consistent with what is expected for solid objects.It results from hydrodynamic contributions as evaluated by Oseen for hard spheres.41. Ссылка 41 -на Ландау/Лифшица, том 6 "Гидродинамика", §20.
Какая-то близость диаметров возможна лишь при более качественном ТЭМ, чтобы видеть не только ядро, но и оболочку.
Сомневаюсь, что хватит контраста. Тут и ядра-то не всегда хорошо видны, и выбор критерия для определения контура частицы при анализе ТЭМ-снимка в ImageJ бывает весьма волюнтаристский. :)
Вариант маловероятный, но возможный
На основании моего опыта общения с коллегами из ведущих групп в данной области подобный вариант исключаю полностью.
по-хорошему, там надо делать многоугловой DLS+SLS, экстраполировать ко всяким там нулевым углам и т.п. Это делается очень редко, да и рутинные приборы зачастую имеют лишь один угол.
Из статьи: "The autocorrelation function was performed by a ALV-5000/EPP photon correlator (ALV, Langen, Germany) and analyzed using Dispersion Technology Software (DTS) (Malvern Instruments)...For each sample, the autocorrelation function was the average of three runs of 10-20 s each, then repeated at seven different scattering angles from 40° to 100°"
Я не думаю, что это принципиально что-то улучшит - метод и без танцев с бубном дает вполне адекватные результаты, отражающие сложность самой системы. У нас есть группа, которая весьма успешно применяет SAXS для металлических частиц с размером порядка 10 нм. Они божатся, что расхождения с ТЭМ практически нет - я специально задал вопрос о соответствии полученных данных, что говорится, "в лоб" на докладе ведущего сотрудника этой группы. И у меня нет причин для недоверия, ибо их задачей является разработка сертифицированных стандартов для определения размера наночастиц, а в этой области контроль очень серьезный.

bf109xxl
Сообщения: 150
Зарегистрирован: Вт авг 16, 2005 10:27 pm

Re: коллоидные частицы + светорассеяние

Сообщение bf109xxl » Сб сен 21, 2013 11:03 am

VladimirMSK писал(а):Мне интересна причина такого отличия
Она была указана в предыдущих постингах - наличие "шубы" из адсорбированных на поверхности молекул стабилизатора плюс сольватная оболочка.
хочется первоначально исключить возможность человеческой ошибки. Если вы даете голову на отсечение за результаты ваших коллег и результаты из статей, значит им можно доверять.
Даю, можно доверять.
(доступа к этой статье у меня нет, можете через ЛС как-то ее переслать, на файлообменник выложить?)
Попробую. Но вообще есть же сайт, через который можно скачать статью, если нет прямого доступа.
Я работал с QD на DLS и знаю, что из-за флуоресценции измерения корреляционной функции могут быть сделаны некачественно. Хотел узнать, в вашем случае эта проблема возникала и была ли как-то решена.
В статье использовался лазер с длиной волны 633 нм, а максимум спектра люминесценции коллоидов находился в районе 555-565 нм - разница достаточно большая.
Не пробовали этот метод?
Нет, я вообще из другой епархии (элементный анализ). Мы QD пробовали с помощью ИСП-МС в разнообразных вариантах характеризовать (разделение в гелях с последующим лазероабляционным сканированием, проточное фракционирование в поперечном поле сил, single-particle ICP-MS). Увы, пока больше вопросов и проблем, чем решений, хотя кое-что работает.
вы в Москве
Нет.

Ответить

Вернуться в «аналитическая химия / analytical chemistry»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 6 гостей