Optofluidisk kraftinduktion muliggør karakterisering af nanopartikler i realtid

Et team af forskere ved Brave Analytics GmbH, der arbejder sammen med en kollega fra Gottfried Schatz Research Center og en anden fra Institut for Fysik, alle i Østrig, har udviklet en enhed, der er i stand til at udføre nanopartikelkarakterisering i realtid. Gruppen offentliggjorde deres arbejde i tidsskriftet Physical Review Applied .

I løbet af de sidste årtier har produktingeniører i stigende grad tilføjet nanopartikler til produkter for at give dem ønskede kvaliteter - for eksempel til at fortykke eller farve maling. De anvendte typer af nanopartikler afhænger af mange faktorer, såsom deres sammensætning og form, som generelt let kan bestemmes. Størrelsen på nanopartiklerne er også vigtig for at sikre konsistens, men det har vist sig at være mere udfordrende at finde ud af, hvor store de er. En tilgang kaldet dynamisk lysspredning har vist sig at fungere godt, men kun med små nanopartikler. I denne nye indsats skabte forskerne en enhed, der kan bruges til at bestemme størrelsen af ​​større nanopartikler.

Den nye enhed er baseret på optofluidisk kraftinduktion (OF2i). Den består af en klar cylinder og en laserstråle. Under brug fyldes cylinderen med vand, som prøvenanopartikler er blevet tilsat - i dette tilfælde små stykker polystyren. Laseren affyres på en måde, der tillader lyset at rejse i en spiral gennem vandet og danner en vandhvirvel.

Laserlyset bruges på to måder:til at skubbe nanopartiklerne gennem vandet og til at spore deres bevægelse. I en sådan opsætning vil mængden af ​​acceleration, som en given nanopartikel oplever, afhænge af dens størrelse. Forskerne foreslår, at det ligner en sejlbåd. To både af samme størrelse, der oplever den samme vindkraft, vil blive skubbet med forskellig hastighed, hvis de har sejl af forskellig størrelse. Og fordi laseren danner en hvirvel, bevæger nanopartiklerne sig i en spiral, hvilket gør kollisioner mindre sandsynlige.

Lyset, der spredes efter at have prellet af fra nanopartiklerne, kan derefter ses med et time-lapse-mikroskop, som kan afsløre de veje, de enkelte nanopartikler tager. Analyse af formen af ​​sådanne baner kan bruges til at bestemme ændringer i hastigheden på grund af den kraft, laseren udøver, og dermed afsløre størrelsen af ​​nanopartiklerne. Test viste, at enheden er i stand til at måle nanopartikler i området 200 til 900 nm. + Udforsk yderligere

Forskere bruger siliciumnanopartikler til at visualisere koalescens af kvantiserede hvirvler, der forekommer i superflydende helium

© 2022 Science X Network