Sebuah teknik untuk mengkarakterisasi nanopartikel dalam campuran tersuspensi telah diciptakan oleh para peneliti di Austria. Dikembangkan oleh Marko imić dan rekan-rekannya di University of Graz, teknik baru mendorong nanopartikel ke lintasan spiral dengan kecepatan tergantung ukuran - memungkinkan nanopartikel dengan ukuran berbeda untuk dipelajari secara terpisah. Pendekatan baru ini dapat mengarah pada perbaikan dalam cara nanopartikel diproses.
Nanopartikel digunakan dalam berbagai produk komersial dan proses industri termasuk kosmetik, kertas, cat dan obat-obatan. Banyak dari aplikasi ini melibatkan suspensi nanopartikel di dalam cairan atau gel, dan untuk memastikan kinerja terbaik dari produk ini, penting untuk mengontrol ukuran nanopartikel.
Ini dapat dilakukan dengan menggunakan hamburan cahaya dinamis – teknik yang bergantung pada gerakan acak Brown dari nanopartikel dalam cairan. Gerak Brown terjadi ketika nanopartikel didesak oleh molekul di sekitarnya dan oleh karena itu gerakannya lebih jelas untuk partikel yang lebih kecil. Gerak Brown diungkapkan dengan mengukur fluktuasi cahaya yang dihamburkan oleh campuran partikel nano.
Gerakan lambat
Sementara teknik ini bekerja cukup baik untuk nanopartikel yang lebih kecil, nanopartikel yang lebih besar kurang terpengaruh oleh gerakan Brown, sehingga ukurannya jauh lebih sulit untuk dipantau. Selain itu, teknik ini tidak dapat mengkarakterisasi ukuran secara real time, yang merupakan persyaratan yang semakin penting untuk proses manufaktur modern.
Tim Šimić telah mengambil pendekatan baru yang disebut induksi gaya optofluida (OF2i). Ini melibatkan pemompaan campuran nanopartikel melalui saluran mikrofluida, sepanjang arah yang sama dengan pusaran optik dengan fokus lemah. Yang terakhir adalah sinar laser dengan muka gelombang yang memutar arah rambat seperti pembuka botol dan membawa momentum sudut orbital.
Partikel dengan ukuran berbeda dipercepat ke kecepatan berbeda oleh sinar laser, memberikan cara untuk mengkarakterisasi ukuran partikel dalam sampel. Namun, karena partikel berukuran berbeda bergerak dengan kecepatan berbeda, tumbukan partikel sering terjadi – sehingga menurunkan pemisahan kecepatan.
Cahaya bengkok
Tim Šimić memecahkan masalah ini dengan menggunakan sinar laser yang dipelintir. Ini mentransfer momentum sudut ke nanopartikel, mendorongnya ke lintasan berbentuk spiral. Partikel dengan massa berbeda mengikuti lintasan berbeda, sehingga mencegah tumbukan.
Atom dan molekul membuat balok pusaran
imić dan rekannya mendeteksi cahaya yang dihamburkan oleh spiral nanopartikel menggunakan mikroskop yang ditempatkan di bawah saluran – memungkinkan mereka melacak lintasan masing-masing partikel. Dari bentuk lintasan tersebut, mereka kemudian dapat menentukan kecepatan nanopartikel yang bersangkutan. Dengan menggunakan informasi ini, mereka dapat menentukan ukuran partikel dalam cairan secara real time.
Tim menguji pengaturan menggunakan nanopartikel polistiren, dengan diameter berkisar antara 200–900 nm. Ukuran ini berada di luar kemampuan hamburan cahaya dinamis. Dengan mengadaptasi teknik mereka lebih lanjut, tim berharap OF2i juga dapat digunakan untuk mengukur karakteristik nanopartikel lainnya, termasuk bentuk dan komposisi kimianya.
Untuk saat ini, masih belum pasti apakah OF2i akan berfungsi pada bahan selain polistiren, dan ini akan menjadi fokus eksperimen para peneliti di masa depan. Namun jika teknik mereka mempertahankan kinerjanya untuk material nano lainnya, Šimić dan rekannya berharap teknik ini dapat memberikan meja kerja yang fleksibel untuk pemrosesan material nano yang membuka jalan bagi kemajuan baru di beragam aplikasi.
Teknik tersebut dijelaskan dalam Ulasan Fisik Diterapkan.
