懸濁混合物中のナノ粒子を特徴付ける技術は、オーストリアの研究者によって作成されました。 によって開発された マルコ・シミッチ とグラーツ大学の同僚は、新しい技術がナノ粒子をサイズに依存した速度でらせん状の軌道に駆動し、異なるサイズのナノ粒子を個別に研究できるようにしました。 この新しいアプローチは、ナノ粒子の処理方法の改善につながる可能性があります。
ナノ粒子は、化粧品、紙、塗料、医薬品など、幅広い商品や工業プロセスで使用されています。 これらのアプリケーションの多くは、液体またはゲル内にナノ粒子を懸濁させることを含み、これらの製品の可能な限り最高の性能を確保するには、ナノ粒子のサイズを制御することが重要です。
これは、液体中のナノ粒子のランダムなブラウン運動に依存する技術である動的光散乱を使用して行うことができます。 ブラウン運動は、ナノ粒子が周囲の分子に押し付けられるときに発生するため、粒子が小さいほど動きが顕著になります。 ブラウン運動は、ナノ粒子混合物によって散乱された光のゆらぎを測定することによって明らかにされます。
スローモーション
この手法は小さなナノ粒子にはかなりうまく機能しますが、大きなナノ粒子はブラウン運動の影響を受けにくいため、サイズを監視するのははるかに困難です。 さらに、この技術ではサイズをリアルタイムで特徴付けることができません。これは、現代の製造プロセスにとってますます重要な要件となっています。
シミッチのチームは、オプトフルイディック フォース インダクション (OF2i) と呼ばれる新しいアプローチを採用しました。 これは、弱く集束された光渦と同じ方向に沿って、マイクロ流体チャネルを介してナノ粒子混合物をポンピングすることを含みます。 後者は、コルク抜きのように伝播方向にねじれ、軌道角運動量を運ぶ波面を持つレーザービームです。
異なるサイズの粒子は、レーザービームによって異なる速度に加速され、サンプル内の粒子サイズを特徴付ける方法を提供します。 ただし、異なるサイズの粒子は異なる速度で移動するため、粒子の衝突が一般的であり、速度分離が低下します。
ねじれた光
シミッチのチームは、ねじれたレーザー光を使用してこの問題を解決しました。 これにより角運動量がナノ粒子に伝達され、ナノ粒子がらせん状の軌道になります。 質量の異なる粒子は異なる軌跡をたどり、衝突を防ぎます。
原子と分子は渦ビームを作ります
シミッチ 同僚らは、チャネルの下に配置された顕微鏡を使用して、らせん状のナノ粒子によって散乱された光を検出し、個々の粒子の軌跡を追跡できるようにしました。 これらの軌跡の形状から、対応するナノ粒子の速度を決定できます。 この情報を使用して、液体中の粒子のサイズをリアルタイムで決定できます。
チームは、直径が 200 ～ 900 nm の範囲のポリスチレン ナノ粒子を使用してセットアップをテストしました。 これらのサイズは、動的光散乱の能力を超えています。 彼らの技術をさらに適応させることにより、チームは OF2i を使用して、形状や化学組成など、他のナノ粒子特性も測定できるようになることを期待しています。
今のところ、OF2i がポリスチレン以外の材料で機能するかどうかはまだ不明であり、これは研究者の今後の実験の焦点となるでしょう。 しかし、もし彼らの技術が他のナノ材料に対してその性能を維持するならば、シミッチと同僚は、それがナノ材料処理のための柔軟な作業台を提供し、幅広い用途にわたって新たな進歩への道を開くことを望んでいる.
技術はに記載されています 物理的レビューを適用.
