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Introduction
Figure 1. SEM Images of Gold Nanorods
일부 샘플은 구형이 아닌 막대나 디스크와 같은 이방성 모양 (anisotropic shape) 을 나타냅니다. 동적 광 산란(DLS) 측정에서 이러한 샘플의 확산 운동은
translational diffusion (병진 확산) 뿐만 아니라 상당한 rotational diffusio (회전 확산) 도 포함합니다. 이러한 샘플의 경우 VV 및 VH 모드를 모두 사용하여 DLS 측정을 수행하는 것이 필수적입니다.
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VV 모드는 검출 경로에 수직 편광 레이저 소스와 수직 편광기를 사용하여 수직 편광 산란광만 수집합니다. |
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VH 모드는 검출 경로에서 수직 편광 레이저 소스와 수평 편광기를 사용하여 수평 편광 산란광만 수집합니다. VH 모드는 탈분극 동적 광 산란(DDLS)이라고도 합니다. |
VV 모드와 VH 모드의 결과를 결합하면 이방성 시스템에서 회전 확산 계수 Dr 을 결정할 수 있어 샘플의 형태와 움직임에 대한 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다.
이 Application Note 에서는 BeNano 180 Zeta Pro DLS 입도분석 및 Zeta Potential 측정 장비를 이용하여 물에 분산된 Gold Nanorods 의 병진 및 회전 확산을 측정하고자 합니다.
BeNano 180 Zeta Pro
Experiment
Gold Nanorod 는 기본 테스트 온도가 25°C ± 0.1°C 로 설정된 온도 제어 시스템이 내장된 BeNano 180 Zeta Pro 를 사용하여 측정하였습니다.
Figure 2. Multifunctional Micro-volume Cells for VH (left) and VV (right) Modes
Micro-volume Cell 을 사용하면 16μL 의 샘플만 있으면 되므로 귀중한 샘플을 크게 절약할 수 있습니다. 재현성을 보장하고 결과의 표준 편차를 계산하기 위해 샘플을 최소 3회 이상 측정했습니다.
Results and Discussion
VV 및 VH 모드의 테스트는 90° 각도에서 수행되었으며 DLS 결과는 다음과 같습니다
Figure 3. 90° VV Mode Correlation Functions of Multiple Tests
Figure 4. 90° VH Mode Correlation Functions of Multiple Tests
문헌에서 가져온 공식에 따르면 VV 및 VH 테스트 조건에서 막대 모양 샘플의 광도 상관 함수는 다음과 같습니다.
여기서 γ=2DTq2, δ=12Dr, q 는 산란 벡터입니다. VV 모드에서 상관 함수에는 병진 확산과 회전 확산의 기여도가 모두 포함되어 여러 지수 붕괴가 발생합니다.
VH 모드에서 상관 함수는 단일 지수 붕괴를 보여줍니다. 이는 그림 3과 4에서 관찰된 상관 함수와 일치합니다.
이론적 도출에 기초하여 VV 및 VH 모드에 대한 Field Intensity Correlation Function (필드 강도 상관 함수) 는 다음과 같습니다.
Figure 5. Double Exponential Fitting of g1VV Correlation Function
g1VH 의 자연로그를 계산하고 다항식 피팅을 사용하여 DTq2 + 6Dr 을 얻을 수 있습니다.
g1VV 의 두 배 지수 피팅은 DTq2 + 6Dr 과 DTq2 를 모두 산출합니다.
그 결과는 아래 표에 요약되어 있습니다.
Table 1. Fitting results from VV and VH modes
Table 1 은 VV 및 VH 모드의 결과가 일관되어 궁극적으로 Gold Nanorod 에 대한 회전 확산 계수 Dr 을 제공한다는 것을 보여줍니다.
Conclusions
동적 광산란 (DLS) 테스트에서 VV 모드와 VH 모드를 결합하여 Gold Nanorod 와 같은 이방성 입자 (anisotropic particle) 를 포괄적으로 분석할 수 있습니다.
BeNano 180 Zeta Pro는 병진 및 회전 확산을 효과적으로 측정하여 입자의 형태와 움직임에 대한 자세한 이해를 할 수 있게 합니다.
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