動態(tài)光散射(Dynamic Light Sc散射,DLS)是一種用于測量納米顆粒粒徑分布的快速、非侵入性技術,在納米科技、生物醫(yī)藥、涂料、食品等眾多領域廣泛應用。該技術通過分析顆粒在溶液中的布朗運動引起的散射光強漲落,獲得顆粒的擴散系數,進而計算粒徑分布,是納米顆粒表征的重要手段。 基本原理基于布朗運動和光散射理論。懸浮液中的顆粒因熱運動而隨機移動(布朗運動),顆粒的擴散系數D與粒徑有關(根據Stokes-Einstein方程,D=kT/3πηd,其中k為玻爾茲曼常數,T為溫度,η為粘度,d為粒徑)。當一束激光照射樣品時,散射光強隨顆粒運動而波動。數字相關器測量光強隨時間的相關性,通過自相關函數分析得到擴散系數,進而計算粒徑。測量結果通常以強度加權分布報告,也可以轉換為數量分布和體積分布。
儀器設備相對簡單,主要包括激光光源、光路系統(tǒng)、樣品池和相關器。現代DLS儀器高度自動化,溫度控制精確,數據處理快速。
技術特點突出快速和便捷。測量速度快,通常只需幾分鐘;樣品制備簡單,只需將顆粒分散在適當的溶劑中;非侵入性,樣品可回收再利用;測量粒徑范圍寬,從亞納米到幾微米;可在線監(jiān)測顆粒團聚和生長過程;對濃度要求較低。
局限性和注意事項。測量的是水動力學直徑,包含顆粒表面的雙電層和吸附層;對多分散樣品,大顆粒的散射信號會掩蓋小顆粒;對非球形顆粒,測量結果可能不夠準確;需要選擇合適的分散劑和分散條件;濃度過高可能導致顆粒間相互作用影響測量。
典型應用覆蓋多個領域。納米顆粒制備中的粒徑監(jiān)控,如金屬氧化物納米顆粒、量子點等;藥物遞送系統(tǒng)的顆粒表征,評估載藥顆粒大?。坏鞍踪|和納米藥物聚集研究;涂料和油墨的顆粒分散性評價;食品乳液和飲料穩(wěn)定性評估;陶瓷漿料和電池材料的粒度控制。在這些應用中,動態(tài)光散射提供了快速可靠的粒徑數據。
技術發(fā)展聚焦更高分辨率和更多參數。同時測量粒徑和Zeta電位成為趨勢;小角度和高角度結合提高分辨率;相位分析光散射(PAALS)改善對少量大顆粒的檢測;與microscopy聯用實現單顆粒水平分析;在線和過程分析技術用于生產過程控制。作為納米顆粒表征的精準技術,動態(tài)光散射將在納米時代發(fā)揮越來越重要的作用。