Süspansiyon halindeki karışımlarda nanoparçacıkları karakterize etmek için bir teknik, Avusturya'daki araştırmacılar tarafından yaratılmıştır. Tarafından geliştirilmiş Marko Simiç ve Graz Üniversitesi'ndeki meslektaşları ile birlikte, yeni teknik, nanoparçacıkları boyuta bağlı hızlarla spiral yörüngelere yönlendiriyor - farklı boyutlardaki nanoparçacıkların ayrı ayrı çalışılmasına izin veriyor. Bu yeni yaklaşım, nanoparçacıkların nasıl işlendiği konusunda iyileştirmelere yol açabilir.
Nanopartiküller, kozmetik, kağıt, boyalar ve farmasötikler dahil olmak üzere çok çeşitli ticari ürünlerde ve endüstriyel işlemlerde kullanılmaktadır. Bu uygulamaların çoğu, nanopartiküllerin bir sıvı veya jel içinde askıya alınmasını içerir ve bu ürünlerin mümkün olan en iyi performansını sağlamak için nanopartiküllerin boyutunu kontrol etmek önemlidir.
Bu, bir sıvıdaki nanoparçacıkların rastgele Brownian hareketine dayanan bir teknik olan dinamik ışık saçılımı kullanılarak yapılabilir. Brownian hareketi, bir nanoparçacık çevreleyen moleküller tarafından itildiğinde meydana gelir ve bu nedenle hareket daha küçük parçacıklar için daha belirgindir. Brownian hareketi, nanoparçacık karışımları tarafından saçılan ışıktaki dalgalanmaların ölçülmesiyle ortaya çıkar.
Yavaş hareketler
Bu teknik daha küçük nanopartiküller için oldukça iyi çalışırken, daha büyük nanopartiküller Brownian hareketinden daha az etkilenir, bu nedenle boyutlarının izlenmesi çok daha zordur. Ek olarak, teknik, modern üretim süreçleri için giderek daha önemli bir gereklilik olan gerçek zamanlı olarak boyutu karakterize edemez.
Šimić'in ekibi, optoakışkan kuvvet indüksiyonu (OF2i) adını verdiği yeni bir yaklaşım benimsedi. Bu, zayıf odaklanmış bir optik girdap ile aynı yön boyunca bir mikroakışkan kanaldan bir nanoparçacık karışımının pompalanmasını içerir. İkincisi, bir tirbuşon gibi yayılma yönü etrafında dönen ve yörüngesel açısal momentum taşıyan bir dalga cephesine sahip bir lazer ışınıdır.
Farklı boyutlardaki parçacıklar, lazer ışını tarafından farklı hızlara hızlandırılarak, numunedeki parçacık boyutunun karakterize edilmesi için bir yol sağlanır. Bununla birlikte, farklı boyuttaki parçacıklar farklı hızlarda hareket ettiğinden, hız ayrımını bozan parçacık çarpışmaları yaygındır.
bükülmüş ışık
Šimić'in ekibi bu sorunu bükülmüş lazer ışığı kullanarak çözdü. Bu, açısal momentumu nanopartiküllere aktararak onları spiral şekilli yörüngelere doğru yönlendirir. Farklı kütlelere sahip parçacıklar, çarpışmaları önleyen farklı yörüngeler izler.
Atomlar ve moleküller girdap ışınları oluşturur
Simiç ve meslektaşları, kanalın altına yerleştirilmiş bir mikroskop kullanarak sarmal nanopartiküller tarafından saçılan ışığı tespit ettiler ve bu da onların bireysel partiküllerin yörüngelerini izlemelerine olanak sağladı. Bu yörüngelerin şekillerinden, karşılık gelen nanopartiküllerin hızlarını belirleyebilirler. Bu bilgiyi kullanarak sıvıdaki parçacıkların boyutlarını gerçek zamanlı olarak belirleyebildiler.
Ekip, kurulumu 200-900 nm arasında değişen çaplara sahip polistiren nanopartiküller kullanarak test etti. Bu boyutlar, dinamik ışık saçılımının yeteneklerinin ötesindedir. Ekip, tekniklerini daha da uyarlayarak OF2i'nin şekilleri ve kimyasal bileşimleri dahil olmak üzere diğer nanopartikül özelliklerini ölçmek için kullanılabileceğini umuyor.
OF2i'nin polistiren dışındaki malzemeler için işe yarayıp yaramayacağı şimdilik belirsiz ve bu, araştırmacıların gelecekteki deneylerinin odak noktası olacak. Ancak teknikleri diğer nanomalzemeler için performansını korursa, Šimić ve meslektaşları bunun nanomalzeme işleme için geniş bir uygulama yelpazesinde yeni ilerlemelerin yolunu açan esnek bir çalışma tezgahı sağlayabileceğini umuyor.
Teknik şurada açıklanmıştır: Uygulanan Fiziksel İnceleme.
