Nanocząstki na stałe zagościły w laboratoriach badawczych ośrodków naukowych czy w ośrodkach rozwojowych firm z wielu gałęzi przemysłu. Niektóre materiały, które w skali mikro nie wykazywały unikalnych właściwości, w skali nano otwierają drzwi do dotychczas niedostępnych zastosowań. Na ogół nanocząstki otrzymuje się na drodze metod fizycznych, chemicznych oraz biologicznych, z czym wiąże się różny rozkład wielkości – w zależności od wybranej metody.

Dotychczas rozmiary nanocząstek oraz ich rozkład badano przy pomocy mikroskopów SEM, TEM, AFM lub przy pomocy technik laserowych, w tym techniki DLS, która pozwala na precyzyjny i szybki pomiar wielkości nanocząstek w warunkach laboratoryjnych i nie tylko.

Technika DLS w służbie nano rozmiaru

Otrzymywanie oraz zastosowanie nanocząstek wiąże się – w większości przypadków – z koniecznością ich charakteryzacji w ośrodku dyspersyjnym. W takiej sytuacji naprzeciw wychodzi technika dynamicznego rozpraszania światła (ang. DLS – Dynamic Light Scattering). Metoda ta jest szeroko stosowana do określania wielkości nanocząstek w roztworach. Dlaczego akurat ta technika jest jedną z najczęściej stosowanych metod przy pomiarze nanocząstek? Analizatory oparte na technice DLS – w przeciwieństwie do mikroskopii TEM lub SEM – są tańsze, łatwiejsze w obsłudze, a preparatyka badanej próbki nie stanowi problemu – nawet dla początkujących badaczy.

Przez wiele lat modele analizatorów cząstek nie różniły się wiele pod względem technicznym oraz aplikacyjnym. W ostatnim czasie pojawiły się rozwiązania, które na zawsze zmieniły oblicze pomiaru wielkości nanocząstek.

Bezkontaktowo – bezproblemowo

Analizatory Vasco Flex oraz Vasco KIN francuskiej firmy Cordouan Technologies bazują na unikalnym rozwiązaniu z zakresu pomiaru wielkości cząstek za sprawą możliwości badania nanocząstek in situ, czyli wprost z transparentnego naczynia lub reaktora. Analizę możemy przeprowadzić bez konieczności aplikacji roztworu do celki pomiarowej.

Pomiar jest niezwykle prosty – światłowodowa głowica laserowa przyłożona do naczynia z interesującym nas roztworem dokonuje pomiarów wielkości nanocząstek. Wynik dosłownie chwilę później możemy odczytać na komputerze – za pomocą łatwego i intuicyjnego oprogramowania. Niekończące się zabiegi pipetowania oraz używania niezliczonej ilości naczyń laboratoryjnych od teraz będą tylko złym wspomnieniem. Zarówno Vasco Flex, jak i Vasco KIN są w stanie zmierzyć cząstki w zakresie rozmiaru od około 0,5 nm do 10 μm. Podczas badań nad strukturami węglowymi, częstym problemem dla badaczy jest ciemna barwa roztworu uniemożliwiająca pomiar wielkości nanocząstek. Dla analizatora Vasco Flex nie stanowi to problemu, ponieważ dzięki swojej unikatowej, modułowej budowie, możliwa jest rozbudowa o specjalną celkę pomiarową umożliwiającą pomiar wielkości nanocząstek, nawet w ciemnych i bardzo skoncentrowanych roztworach.

Wielu badaczy oraz wytwórców zadaje sobie pytanie: w jaki sposób można monitorować proces otrzymywania nanocząstek? Dzięki analizatorowi Vasco KIN nie stanowi to żadnego problemu, gdyż za pomocą najbardziej zaawansowanej technologii, zamkniętej w kompaktowej obudowie analizatora, jesteśmy w stanie na bieżąco – z rozdzielczością 200 ms – obserwować rozkłady wielkości nanocząstek w czasie rzeczywistym, również bezkontaktowo. Teraz badanie rozmiarów nanocząstek podczas ich otrzymywania, kontroli lub w przypadku badania niebezpiecznych substancji w szczelnych naczyniach jest niezwykle proste. Urządzenia te nie potrzebują specjalnych warunków do przeprowadzania badania, nie posiadają również elementów, które mogłyby generować dodatkowe koszty. Cały analizator mieści się na zwykłym biurku, nie zabierając tym samym wiele miejsca w laboratorium.

Powierzchnia nanocząstek a technika NMR

Magnetyczny rezonans jądrowy (ang. Nuclear Magnetic Ressonance – NMR) kojarzy się głównie z wyrafinowanymi technikami, jak MRI lub spektroskopia NMR. Obecnie, dzięki postępom technologii, ulega to zmianie. Firma Xigo Nanotools stworzyła urządzenie, dzięki któremu jesteśmy w stanie jeszcze lepiej zbadać naturę i właściwości nanocząstek, poprzez zbadanie wielkości ich powierzchni, korzystając z techniki NMR. Wartość powierzchni nanocząstek determinuje wiele właściwości końcowego produktu, począwszy od biodostępności związków aktywnych w lekach, a skończywszy na wydajności ogniw słonecznych. Co czyni to rozwiązanie tak unikalnym? Istnieje wiele rozwiązań analitycznych, które pozwalają zmierzyć powierzchnię cząstki, natomiast tylko rozwiązanie Xigo Nanotools jest w stanie zrobić to w roztworach o nawet bardzo dużej koncentracji, do tego w czasie jedynie ok. 5 minut. W porównaniu do technik adsorbcyjnych (np. BET), nie ma potrzeby wielogodzinnej preparatyki próbki oraz późniejszej długotrwałej analizy. Pomiar analizatorem Acorn Area ogranicza się do wprowadzenia niewielkiej ilości substancji (ok. 5 ml) do probówki i włożenia jej do celi pomiarowej. Sam analizator jest rozwiązaniem, które nie wymaga zaawansowanych warunków laboratoryjnych, a jego niewielki rozmiar czyni sam pomiar jeszcze bardziej przystępnym.

Coraz więcej aspektów naszego życia będzie związane z wymiarem nano. Z punktu widzenia badaczy i producentów niezbędne jest uczynienie badań nad nanocząstkami jeszcze bardziej dostępnymi i prostymi. Dzięki nowoczesnym rozwiązaniom jesteśmy przygotowani do wejścia na nowy poziom badań. A czy Ty również jesteś na to gotowy?

Autor:
Karol Jartym
Product Specialist
PIK INSTRUMENTS

-----------------------------------

Firma PIK Instruments prowadzi konkurs na zdjęcia do kalendarza spod mikroskopu za pośrednictwem strony internetowej http://konkurs.pik-instruments.pl/

Na tej stronie można umieszczać zdjęcia oraz oddawać głosy na wybrane prace. Zwycięskie prace zostaną umieszczone w specjalnej edycji kalendarza na 2019 rok. Równocześnie w ramach konkursu trwają dwa głosowania- jedno na zdjęcie okładkowe do kalendarza oraz jedno na 12 zdjęć miesiąca. W rezultacie nagrodzonych zostanie aż 13 osób! Organizatorzy przewidzieli także 3 dodatkowe głosy dla zalogowanych użytkowników Micro-Shop- osoby posiadające konto w tym sklepie otrzymują je do wykorzystania w głosowaniu. Nie wolno zwlekać- im szybciej zdjęcie zostanie umieszczone na stronie konkursu, tym większa szansa na zdobycie głosów, a co za tym idzie, zdobycie nagrody w konkursie.