測量原理

制備體積比大致在 0.0001% 到 1.0% 之間的稀懸浮液，如有需要，可使用合適的潤濕劑和 / 或分散劑。有時可使用小型超聲波儀來分散松散的聚集體。在 173° 散射角下，使用聚苯乙烯材質(zhì)的拋棄型 U 型比色皿可將樣品體積減少至 50 μL，且樣品可回收。在 90° 測量角度時，使用方形的聚苯乙烯或玻璃樣品池（ 2 到 3 mL），最小可使用 10 μL 的樣品池（可重復(fù)使用）。此外，對于腐蝕性溶劑懸浮液，可使用帶可重復(fù)使用特氟龍塞的一次性圓形玻璃樣品池。在所有情況下，樣品和樣品池都只需幾分鐘即可與 NanoBrook 內(nèi)主動控制的溫度環(huán)境達(dá)到平衡。

數(shù)據(jù)呈現(xiàn)

Figure 1

NanoBrook 系列粒度與 Zeta 電位分析儀提供三種選擇。對于常規(guī)測量而言，許多應(yīng)用只需知道平均直徑（有效直徑）和分布寬度（多分散性）就已足夠。上圖 1 展示了一種粒徑分布較窄的膠乳的相關(guān)情況。第二種選擇是將這些數(shù)值擬合為對數(shù)正態(tài)分布，這使用戶能夠直觀地看到粒徑分布情況，并能以 5% 的間隔內(nèi)插得到累積和微分分布結(jié)果。

Figure 2: Results from Test Bimodal Sample on NanoBrook Omni (diameters, in nm)

上圖 2 展示了第三種選擇的一個示例，這種選擇適用于更為復(fù)雜的多峰粒徑分布情況。在此情況下，會使用包括米氏理論在內(nèi)的數(shù)值算法。這些結(jié)果是針對已知膠乳顆粒的混合物得出的。在附帶的圖表中，所測粒徑的位置與已知的 92 nm 和 269 nm 粒徑值高度吻合。

在測量過程中，顯示屏可在相關(guān)函數(shù)、對數(shù)正態(tài)分布或多峰分布這幾種顯示方式之間自由切換，并隨著數(shù)據(jù)的累積實(shí)時顯示。實(shí)時顯示對于確定測量終點(diǎn)特別有用，尤其是在多峰分布形狀可能很重要的情況下。

相位分析光散射

對于極低電泳遷移率樣品的測量，布魯克海文公司的 NanoBrook 系列是最佳選擇！借助布里斯托大學(xué)和布魯克海文儀器公司開發(fā)的成果，NanoBrook 系列儀器使用相位分析光散射測定 Zeta 電位：該技術(shù)的靈敏度比基于頻移光譜的傳統(tǒng)光散射方法高出1000倍。

膠粒間的靜電斥力通常是理解分散體系穩(wěn)定性的關(guān)鍵所在?！凹词乖诜菢O性液體中”，對電泳遷移率進(jìn)行簡單、便捷的測量也能提供寶貴信息。使用 NanoBrook 儀器，在水和其他極性液體中進(jìn)行測量既輕松又快捷。此類測量的電位范圍通常在 ±（6 – 100）mV 之間，對應(yīng)的電泳遷移率為 ± 0.5 – 8×10?? m2 /V.s 。NanoBrook 儀器完全覆蓋了這一范圍，并且將靈敏度提升了 1000 倍！

工作原理-Zeta電位

NanoBrook 儀器使用相位分析光散射法測定帶電膠體懸浮液的電泳遷移率。與激光多普勒測速法（LDV，[有時也被稱為激光多普勒電泳法，LDE]）不同，相位分析光散射技術(shù)無需施加可能會導(dǎo)致熱問題或使物質(zhì)變性的強(qiáng)電場。這是因?yàn)樵摐y量方法是對相移進(jìn)行分析。顆粒僅需移動其直徑的一小部分即可得到良好的測量結(jié)果。在鹽濃度高達(dá) 2 M、電場強(qiáng)度低至 1 或 2 V/cm 的情況下，也能引發(fā)足夠的粒子移動從而獲得極佳的測量結(jié)果。此外，自動跟蹤功能可補(bǔ)償熱漂移帶來的影響。

Figure 3

呈現(xiàn)方式簡潔明了

上圖 3 展示了使用 NanoBrook 儀器進(jìn)行的一次實(shí)際實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。重要參數(shù)和結(jié)果一目了然。該實(shí)驗(yàn)中五次運(yùn)行的良好一致性顯而易見，實(shí)驗(yàn)曲線（紅色，粗體）及其擬合曲線（紅色，細(xì)體）的匹配度也一目了然。與所有布魯克海文儀器一樣，用戶都可以輕松生成自定義報告。

自定義列

軟件可輕松進(jìn)行自定義設(shè)置，以顯示快速查看重要參數(shù)所需的列，如下所示。

全面信息-電泳光散射

NanoBrook 儀器可在幾秒鐘內(nèi)測量出完整的電泳遷移率分布情況，包括多峰分布。通過對制備的帶電顆?；旌衔镞M(jìn)行分析，可在結(jié)果屏幕上看到雙峰 Zeta 電位樣品的示例。

下方的圖 4 展示了在 pH 值為 10 的 1 M 氯化鉀溶液中對 α 型和 γ 型氧化鋁混合物進(jìn)行分析的結(jié)果。左側(cè)的峰由綠色光標(biāo)標(biāo)識，其 Zeta 電位為 – 20.54 mV。如果選擇另一個峰，得到的值為 – 5.00 mV。NanoBrook 提供此類信息的能力使其區(qū)別于僅提供整體平均值的其他方法。

Figure 4

更具挑戰(zhàn)性的情況 —— 相位分析光散射

當(dāng)然，NanoBrook 可以快速輕松地得出所有“常規(guī)”樣品的結(jié)果，但其真正的優(yōu)勢在于處理困難樣品，為了展示這款優(yōu)質(zhì)儀器在其他儀器失效情況下的出色性能，我們提供以下表格。

多種樣品類型

下方的表 1 顯示了各種難以測量的樣品，這些樣品使用 NanoBrook 儀器都能輕松進(jìn)行測量。有效樣品在高鹽濃度下測量；有些在低介電常數(shù)的非極性溶劑中測量；還有些在粘性液體中測量。

生物樣品（如蛋白質(zhì)、抗體、肽和 DNA/RNA）極易受電場影響而發(fā)生變性。布魯克海文公司的 NanoBrook 儀器能夠在 2 到 4 V 的典型電壓下成功測量生物樣品的電泳遷移率。在上方圖 3 中，溶菌酶就是在施加 2.5 V 電壓的情況下進(jìn)行測量的。

諸如DMF、THF、DMSO、MEK 等腐蝕性溶劑，使用布魯克海文 NanoBrook 系列儀器搭配特制的耐腐蝕電極和玻璃樣品池也能輕松應(yīng)對。在此類體系中拓展 Zeta 電位測量正是布魯克海文儀器公司 NanoBrook 系列儀器的另一項(xiàng)杰出性能。
常用溶劑？如果您使用的溶劑比較特殊，那么其介電常數(shù)很可能是未知的。在這種情況下，我們的 BI-870 介電常數(shù)儀能夠快速、準(zhǔn)確地提供進(jìn)行 Zeta 電位測量所需的相關(guān)信息。

表面 Zeta 電位-測量原理

表面 Zeta 電位功能使用戶能夠測量諸如鍍膜玻璃、塑料、膠帶或其他柔性表面等材料上的電荷。通過對距表面不同距離的示蹤粒子進(jìn)行一系列測量，然后按如下方式計(jì)算表面 Zeta 電位：

μRhe

像水（低粘度）和甘油（高粘度）這樣的簡單流體屬于牛頓流體，會表現(xiàn)出粘度效應(yīng)，即當(dāng)顆粒在此類流體中移動時會消耗能量。但若將合成高分子或生物高分子等大分子溶解在這些液體中，就可能會形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此時除了黏度效應(yīng)外，還會出現(xiàn)彈性效應(yīng)，即當(dāng)嵌入的顆粒移動時會有儲存能量。通過追蹤示蹤粒子在這類流體中的均方位移（MSD），就可以確定諸如復(fù)數(shù)粘度 η*、粘性損耗模量 G″ 和彈性儲能模量 G′ 等微流變學(xué)性質(zhì)與頻率的函數(shù)關(guān)系。

Measurement of the autocorrelation function (ACF) using DLS techniques yields the MSD of tracer particles, which, under the right conditions, can be used to determine η*, G″, and G′ over a range of frequencies much higher than mechanical rheometers can attain. Much smaller sample volumes, in the microliters, are possible compared to mechanical instruments. Finally, since strains result from the thermally driven motion of tracer particles, these much smaller strains allow the study of fragile samples. The study of viscoelasticity in aggregating dilute protein solutions is a prime example of the benefits of DLS microrheology.