تشتت الضوء الديناميكي

الموسوعة الحرة

تشتت الضوء الديناميكي الافتراضي لعينتين: جسيمات أكبر في الأعلى وجسيمات أصغر في الأسفل

يُعدّ تشتت الضوء الديناميكي ( DLS ) تقنيةً فيزيائيةً تُستخدم لتحديد توزيع أحجام الجسيمات الصغيرة في المعلقات أو البوليمرات في المحاليل . [ 1 ] في سياق DLS، تُحلَّل التقلبات الزمنية عادةً باستخدام شدة الضوء أو دالة الارتباط الذاتي للفوتونات (المعروفة أيضًا باسم مطيافية ارتباط الفوتونات - PCS أو تشتت الضوء شبه المرن - QELS ). في تحليل المجال الزمني ، تتلاشى دالة الارتباط الذاتي (ACF) عادةً بدءًا من زمن التأخير الصفري، وتؤدي الديناميكيات الأسرع الناتجة عن الجسيمات الأصغر حجمًا إلى تلاشي أسرع لأثر شدة الضوء المتشتت. وقد ثبت أن دالة الارتباط الذاتي للشدة هي تحويل فورييه لطيف القدرة ، وبالتالي يمكن إجراء قياسات DLS بكفاءة مماثلة في المجال الطيفي. [ 2 ] [ 3 ] كما يُمكن استخدام DLS لدراسة سلوك السوائل المعقدة، مثل محاليل البوليمرات المركزة.

يثبت

يُسلط مصدر ضوء أحادي اللون، عادةً ما يكون ليزرًا، عبر مستقطب إلى العينة. ثم يمر الضوء المتشتت عبر مستقطب ثانٍ حيث يُجمع بواسطة مضاعف ضوئي، وتُسقط الصورة الناتجة على شاشة. يُعرف هذا بنمط التبقع (الشكل 1). [ 4 ]

الشكل 1. نمط التبقع النموذجي.

تتعرض جميع جزيئات المحلول للضوء، فتقوم جميعها بتحريك الضوء في جميع الاتجاهات. يمكن أن يتداخل الضوء المحيّد من جميع الجزيئات تداخلاً بناءً (مناطق مضيئة) أو تداخلاً هداماً (مناطق مظلمة). تتكرر هذه العملية على فترات زمنية قصيرة، ويتم تحليل مجموعة أنماط التبقع الناتجة بواسطة جهاز ارتباط ذاتي يقارن شدة الضوء في كل نقطة مع مرور الوقت. يمكن ضبط المستقطبات في تكوينين هندسيين. الأول هو التكوين الرأسي/الرأسي (VV)، حيث يسمح المستقطب الثاني بمرور الضوء الذي يكون في نفس اتجاه المستقطب الأساسي. أما في التكوين الرأسي/الأفقي (VH)، فيسمح المستقطب الثاني بمرور الضوء الذي لا يكون في نفس اتجاه الضوء الساقط.

وصف

عندما يصطدم الضوء بجزيئات صغيرة، يتشتت في جميع الاتجاهات ( تشتت رايلي ) طالما كانت هذه الجزيئات صغيرة مقارنةً بطول الموجة (أقل من 250 نانومتر ). حتى لو كان مصدر الضوء ليزرًا ، وبالتالي أحادي اللون ومتماسكًا ، فإن شدة التشتت تتذبذب مع مرور الوقت. ويعود هذا التذبذب إلى حركة براون التي تقوم بها الجزيئات الصغيرة المعلقة ، مما يؤدي إلى تغير المسافة بين الجزيئات المشتتة في المحلول باستمرار. ثم يخضع هذا الضوء المتشتت لتداخل بناء أو هدام من قبل الجزيئات المحيطة، ويحمل هذا التذبذب في الشدة معلومات حول النطاق الزمني لحركة الجزيئات المشتتة. يُعد تحضير العينة، سواء بالترشيح أو الطرد المركزي، أمرًا بالغ الأهمية لإزالة الغبار والشوائب من المحلول.

تُستخلص المعلومات الديناميكية للجسيمات من الارتباط الذاتي لإشارة شدة الضوء المسجلة أثناء التجربة. ويتم توليد منحنى الارتباط الذاتي من الدرجة الثانية من إشارة شدة الضوء على النحو التالي:

ز2(q؛τ)=⟨أنا(ت)أنا(ت+τ)⟩⟨أنا(ت)⟩2{\displaystyle g^{2}(q;\tau )={\frac {\langle I(t)I(t+\tau )\rangle }{\langle I(t)\rangle ^{2}}}}

حيث g² ( q ; τ ) هي دالة الارتباط الذاتي عند متجه موجي معين، q ، وزمن تأخير، τ ، و I هي الشدة. الأقواس الزاوية⟨⋅⟩{\displaystyle \langle \cdot \rangle }يشير إلى عامل القيمة المتوقعة ، والذي يُشار إليه في بعض النصوص بالحرف E الكبير .

عند فترات زمنية قصيرة، يكون الارتباط قويًا لأن الجسيمات لا تملك فرصة كبيرة للتحرك بعيدًا عن حالتها الابتدائية. وبالتالي، تبقى الإشارتان دون تغيير جوهري عند مقارنتهما بعد فترة زمنية قصيرة جدًا. مع ازدياد الفترات الزمنية، يتلاشى الارتباط أُسّيًا، ما يعني أنه بعد مرور فترة طويلة، ينعدم الارتباط بين شدة التشتت في الحالتين الابتدائية والنهائية. يرتبط هذا التلاشي الأُسّي بحركة الجسيمات، وتحديدًا بمعامل الانتشار. لمطابقة هذا التلاشي (أي دالة الارتباط الذاتي)، تُستخدم طرق عددية تعتمد على حسابات التوزيعات المفترضة. إذا كانت العينة أحادية التشتت (متجانسة) ، فإن التلاشي يكون أُسّيًا بسيطًا. تربط معادلة سيجرت دالة الارتباط الذاتي من الرتبة الثانية بدالة الارتباط الذاتي من الرتبة الأولى g₁ ( q ; τ ) كما يلي:

ز2(q؛τ)=1+β[ز1(q؛τ)]2{\displaystyle g^{2}(q;\tau )=1+\beta \left[g^{1}(q;\tau )\right]^{2}}

حيث يرتبط الحد الأول من المجموع بالقيمة الأساسية (≈1)، والمعامل β هو عامل تصحيح يعتمد على هندسة ومحاذاة شعاع الليزر في جهاز تشتت الضوء. وهو يساوي تقريبًا مقلوب عدد البقع (انظر نمط البقع ) التي يُجمع منها الضوء. يؤدي تركيز أصغر لشعاع الليزر إلى نمط بقع أكثر خشونة، وعدد أقل من البقع على الكاشف، وبالتالي ارتباط ذاتي من الدرجة الثانية أكبر. يُعدّ استخدام دالة الارتباط الذاتي لتحديد الحجم أهم استخدام لها.

التشتت المتعدد

يوفر تشتت الضوء الديناميكي (DLS) نظرة ثاقبة على الخصائص الديناميكية للمواد اللينة من خلال قياس أحداث التشتت الفردية، ما يعني أن كل فوتون يتم رصده قد تشتت بواسطة العينة مرة واحدة فقط. من حيث المبدأ، يمكن إجراء قياسات DLS مع وضع الكاشف بأي زاوية. يعتمد اختيار الزاوية المثلى على خصائص العينة، مثل العكارة وحجم الجسيمات. [ 5 ] يُعد الكشف عن التشتت الخلفي (مثل 173° أو 175°) ذا أهمية خاصة للعينات العكرة وعالية التركيز، والتي تحتوي على جسيمات كبيرة. يُوصى بالكشف عن التشتت الجانبي (90°) للعينات ذات التشتت الضعيف، بما في ذلك الجسيمات الصغيرة والعينات الشفافة. وأخيرًا، يُعد الكشف عن التشتت الأمامي (مثل 13° أو 15°) مناسبًا للكشف عن العينات التي تحتوي على جسيمات صغيرة مع عدد قليل من الجسيمات الكبيرة. كما تسمح بعض أجهزة DLS المتوفرة في السوق بالاختيار التلقائي للزاوية بناءً على قياس النفاذية المستمر .

في نطاق العكارة الأدنى، تستخدم طريقة مطيافية التشتت المُضخّم بالتجويف [ 6 ] تجويفًا مُكاملًا لإطالة مسارات الفوتونات عبر العينات شبه غير المُشتتة. وعلى عكس أجهزة التشتت الديناميكي التقليدية، فإن هذه الطريقة لا تعتمد على الزاوية لأنها تفحص العينات بشكل متجانس من جميع الاتجاهات.

على الرغم من أن قياس تشتت الضوء الديناميكي باستخدام الكشف أحادي الزاوية يُعدّ التقنية الأكثر انتشارًا، إلا أن تطبيقه على العديد من الأنظمة ذات الأهمية العلمية والصناعية كان محدودًا بسبب ظاهرة التشتت المتعدد الشائعة، حيث تتشتت الفوتونات عدة مرات بواسطة العينة قبل الكشف عنها. يصبح التفسير الدقيق بالغ الصعوبة للأنظمة التي تتضمن مساهمات ملحوظة من التشتت المتعدد. خاصةً بالنسبة للجسيمات الأكبر حجمًا وتلك ذات التباين العالي في معامل الانكسار، فإن هذا يحدّ من استخدام التقنية عند تركيزات منخفضة جدًا من الجسيمات، وبالتالي يتم استبعاد مجموعة واسعة من الأنظمة من الدراسات التي تستخدم تشتت الضوء الديناميكي. مع ذلك، وكما أوضح شاتزل [ 7 ]، من الممكن كبح التشتت المتعدد في تجارب تشتت الضوء الديناميكي عبر منهجية الارتباط المتبادل . تتلخص الفكرة العامة في عزل الضوء المتشتت بشكل فردي وكبح المساهمات غير المرغوب فيها من التشتت المتعدد في تجربة تشتت الضوء الديناميكي. وقد طُوّرت وطُبّقت تطبيقات مختلفة لتشتت الضوء بالارتباط المتبادل. حاليًا، تُعدّ طريقة تشتت الضوء الديناميكي ثلاثي الأبعاد الأكثر استخدامًا. [ 8 ] [ 9 ] يمكن استخدام الطريقة نفسها لتصحيح بيانات تشتت الضوء الساكن لمساهمات التشتت المتعدد. [ 10 ] بدلاً من ذلك، في حالة التشتت المتعدد القوي، يمكن تطبيق نوع من أنواع تشتت الضوء الديناميكي يُسمى مطيافية الموجة المنتشرة .

تحليل البيانات

مقدمة

بمجرد توليد بيانات الارتباط الذاتي، يمكن استخدام مناهج رياضية مختلفة لاستخلاص "معلومات" منها. يُسهّل تحليل التشتت عندما لا تتفاعل الجسيمات من خلال التصادمات أو القوى الكهروستاتيكية بين الأيونات. ويمكن كبح تصادمات الجسيمات عن طريق التخفيف، كما تُخفّض تأثيرات الشحنة باستخدام الأملاح لانهيار الطبقة الكهربائية المزدوجة .

أبسط طريقة هي التعامل مع دالة الارتباط الذاتي من الدرجة الأولى على أنها اضمحلال أسي أحادي. وهذا مناسب لمجموعة سكانية أحادية التشتت.

 ز1(q؛τ)=خبرة⁡(-Γτ){\displaystyle \ g^{1}(q;\tau )=\exp(-\Gamma \tau )\,}

حيث Γ هو معدل الاضمحلال. يمكن اشتقاق معامل الانتشار الانتقالي D t عند زاوية واحدة أو عند نطاق من الزوايا اعتمادًا على متجه الموجة q .

 Γ=q2دت{\displaystyle \ \Gamma =q^{2}D_{t}\,}

مع

 q=4πن0λالخطيئة⁡(θ2){\displaystyle \ q={\frac {4\pi n_{0}}{\lambda }}\sin \left({\frac {\theta }{2}}\right)}

حيث λ هو الطول الموجي لليزر الساقط، و n 0 هو معامل انكسار المذيب ، و θ هي الزاوية التي يقع عندها الكاشف بالنسبة لخلية العينة.

يلعب معامل انكسار المذيب دورًا حاسمًا في تشتت الضوء، وهو ضروري لحساب نصف قطر ستوكس باستخدام معادلة ستوكس-أينشتاين . [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] لذا، ينبغي تقييم بيانات معامل الانكسار السابقة للوسط المشتت باستخدام أجهزة متخصصة تُعرف باسم مقاييس الانكسار . وبدلاً من ذلك، تتيح أجهزة تشتت الضوء الديناميكي (DLS) المزودة بوحدة قياس معامل الانكسار تقديرًا دقيقًا لهذا المعامل المهم ضمن هامش خطأ ±0.5%، وهي الدقة المحددة في معيار ISO 22412:2017 [ 14 ] [ 15 ] لقيم معامل الانكسار المطلوبة لتقنية DLS. وبالإضافة إلى معامل انكسار الوسط، لا يُشترط معرفة معامل انكسار الجسيمات إلا عند تحليل الجسيمات ذات الأحجام الكبيرة (عادةً ما يزيد حجمها عن 100  نانومتر) وعند الحاجة إلى توزيعات حجمية موزونة بالحجم أو العدد. في هذه الحالات، يلزم معرفة مسبقة بمعامل الانكسار وامتصاص المادة لتطبيق تشتت مي . [ 16 ] [ 17 ]

اعتمادًا على تباين الخواص وتعدد أحجام الجسيمات في النظام، قد يُظهر الرسم البياني الناتج لـ (Γ/q²) مقابل q² اعتمادًا زاويًا أو لا. الجسيمات الكروية الصغيرة لا تُظهر اعتمادًا زاويًا، وبالتالي لا تُظهر تباينًا في الخواص. سينتج عن رسم ( Γ / q² ) مقابل q² خط أفقي . أما الجسيمات ذات الأشكال الأخرى غير الكروية فتُظهر تباينًا في الخواص، وبالتالي اعتمادًا زاويًا عند رسم ( Γ / q² ) مقابل q² . [ 18 ] في جميع الأحوال ، ستكون نقطة التقاطع هي Dt . لذا ، توجد زاوية كشف مثلى θ لكل حجم جسيم. يجب دائمًا إجراء تحليل عالي الجودة عند زوايا تشتت متعددة (DLS متعدد الزوايا). يصبح هذا الأمر أكثر أهمية في عينة متعددة التشتت ذات توزيع غير معروف لأحجام الجسيمات. عند زوايا معينة، تطغى شدة تشتت بعض الجسيمات تمامًا على إشارة التشتت الضعيفة لجسيمات أخرى، مما يجعلها غير مرئية لتحليل البيانات عند هذه الزاوية. أجهزة تشتت الضوء الديناميكي (DLS) التي تعمل بزاوية ثابتة فقط لا تُعطي نتائج جيدة إلا لبعض الجسيمات. وبالتالي، فإن الدقة المُشار إليها لجهاز DLS ذي زاوية كشف واحدة فقط لا تنطبق إلا على جسيمات مُحددة.

يُستخدم معامل التشتت الديناميكي (D t) غالبًا لحساب نصف القطر الهيدروديناميكي للكرة باستخدام معادلة ستوكس-أينشتاين. يُمثل الحجم المُحدد بواسطة التشتت الديناميكي للضوء حجم كرة تتحرك بنفس طريقة حركة الجسم المُشتت. فعلى سبيل المثال، إذا كان الجسم المُشتت عبارة عن بوليمر ذي بنية عشوائية ، فإن الحجم المُحدد لا يُطابق نصف قطر الدوران المُحدد بواسطة التشتت الساكن للضوء . ومن الجدير بالذكر أيضًا أن الحجم المُستنتج يشمل أي جزيئات أخرى أو جزيئات مذيب تتحرك مع الجسيم. فعلى سبيل المثال،سيظهر الذهب الغرواني المُغطى بطبقة من المُذيب السطحي أكبر حجمًا عند فحصه بالتشتت الديناميكي للضوء (الذي يشمل طبقة المُذيب السطحي) مقارنةً بفحصه بالمجهر الإلكتروني النافذ (الذي لا يُظهر الطبقة بسبب ضعف التباين).

في معظم الحالات، تكون العينات متعددة التشتت. وبالتالي، فإن دالة الارتباط الذاتي هي مجموع التضاؤلات الأسية المقابلة لكل نوع من الأنواع الموجودة في المجموعة السكانية.

ز1(q؛τ)=∑أنا=1نجيأنا(Γأنا)خبرة⁡(-Γأناτ)=∫جي(Γ)خبرة⁡(-Γτ)دΓ.{\displaystyle g^{1}(q;\tau )=\sum _{i=1}^{n}G_{i}(\Gamma _{i})\exp(-\Gamma _{i}\tau )=\int G(\Gamma )\exp(-\Gamma \tau )\,d\Gamma .}

قد يميل البعض إلى الحصول على بيانات g1( q ; τ ) ومحاولة عكسها لاستخراج G ( Γ ) . وبما أن G ( Γ ) تتناسب مع التشتت النسبي لكل نوع، فإنها تحتوي على معلومات حول توزيع الأحجام. مع ذلك، تُعرف هذه المسألة بأنها غير محددة جيدًا . وقد طُوّرت الطرق الموضحة أدناه (وغيرها) لاستخراج أكبر قدر ممكن من المعلومات المفيدة من دالة الارتباط الذاتي.

طريقة التراكم

إحدى أكثر الطرق شيوعًا هي طريقة التراكم ، [ 19 ] [ 20 ] والتي يمكن من خلالها، بالإضافة إلى مجموع الدوال الأسية المذكورة أعلاه، استخلاص المزيد من المعلومات حول تباين النظام على النحو التالي:

 ز1(q؛τ)=خبرة⁡(-Γ¯(τ-μ22!τ2+μ33!τ3+⋯)){\displaystyle \ g^{1}(q;\tau )=\exp \left(-{\bar {\Gamma }}\left(\tau -{\frac {\mu _{2}}{2!}}\tau ^{2}+{\frac {\mu _{3}}{3!}}\tau ^{3}+\cdots \right)\right)}

حيث Γ هو معدل الاضمحلال المتوسط، و μ² / Γ² هو مؤشر التشتت من الدرجة الثانية (أو مؤشر على التباين). يمكن أيضًا اشتقاق مؤشر تشتت من الدرجة الثالثة ، ولكن هذا ضروري فقط إذا كانت جسيمات النظام شديدة التشتت. يمكن اشتقاق معامل الانتشار الانتقالي المتوسط ​​على المحور z، Dz، عند زاوية واحدة أو عند نطاق من الزوايا اعتمادًا على متجه الموجة q .

 Γ¯=q2دz{\displaystyle \ {\bar {\Gamma }}=q^{2}D_{z}\,}

تجدر الإشارة إلى أن طريقة العزوم التراكمية صالحة لقيم τ الصغيرة و G ( Γ ) الضيقة بما فيه الكفاية . [ 21 ] ينبغي تجنب استخدام معلمات تتجاوز μ3 ، لأن الإفراط في ملاءمة البيانات باستخدام العديد من المعلمات في توسيع متسلسلة القوى سيؤدي إلى استبعاد جميع المعلمات، بما في ذلكΓ¯{\displaystyle \scriptstyle {\bar {\Gamma }}}و μ 2 ، أقل دقة. [ 22 ] طريقة التراكم أقل تأثراً بالضوضاء التجريبية بكثير من الطرق المذكورة أدناه.

دالة توزيع الحجم

يمكن أيضًا الحصول على توزيع حجم الجسيمات باستخدام دالة الارتباط الذاتي. مع ذلك، لا تُحلَّل العينات متعددة التشتت بدقة باستخدام تحليل مُلائمة التراكمات. لذا، يُمكن استخدام مزيج من خوارزميات المربعات الصغرى غير السالبة (NNLS) مع أساليب التنظيم، مثل تنظيم تيكهونوف ، لحل العينات متعددة الأنماط. [ 16 ] من السمات المهمة لتحسين NNLS استخدام حد التنظيم لتحديد حلول مُحددة وتقليل الانحراف بين بيانات القياس والمطابقة. لا يوجد حد تنظيم مثالي يُناسب جميع العينات. يُمكن لشكل هذا الحد تحديد ما إذا كان الحل سيمثل توزيعًا عامًا واسعًا بعدد قليل من القمم، أو ما إذا كان سيُناسب مجموعات ضيقة ومنفصلة. بدلاً من ذلك، يتم حساب توزيع حجم الجسيمات باستخدام خوارزمية CONTIN.

خوارزمية CONTIN

يمكن تحقيق طريقة بديلة لتحليل دالة الارتباط الذاتي من خلال تحويل لابلاس العكسي المعروف باسم CONTIN، والذي طوره ستيفن بروفينشر. [ 23 ] [ 24 ] يُعد تحليل CONTIN مثاليًا للأنظمة غير المتجانسة ، ومتعددة التشتت ، ومتعددة الأنماط التي لا يمكن فصلها باستخدام طريقة التراكم. تبلغ دقة فصل مجموعتين مختلفتين من الجسيمات حوالي خمسة أضعاف أو أكثر، ويجب ألا يتجاوز الفرق في الشدة النسبية بين المجموعتين 1: 10⁻⁵ .

طريقة أقصى إنتروبيا

تُعدّ طريقة الإنتروبيا القصوى أسلوبًا تحليليًا ذا إمكانات تطويرية كبيرة. تُستخدم هذه الطريقة أيضًا لتحديد كمية بيانات سرعة الترسيب المُستخرجة من الطرد المركزي التحليلي الفائق . تتضمن طريقة الإنتروبيا القصوى عدة خطوات تكرارية لتقليل انحراف البيانات المُطابقة عن البيانات التجريبية، وبالتالي تقليل قيمة مربع كاي (χ²) للبيانات المُطابقة.

تشتت الجسيمات غير الكروية

إذا لم يكن الجسيم المعني كرويًا، فيجب مراعاة الحركة الدورانية أيضًا، لأن تشتت الضوء سيختلف باختلاف اتجاهه. ووفقًا لبيكورا، تؤثر الحركة البراونية الدورانية على التشتت عندما يستوفي الجسيم شرطين: أن يكون غير متناحٍ بصريًا وهندسيًا. [ 25 ] وتستوفي الجزيئات ذات الشكل العصوي هذه الشروط، لذا يجب مراعاة معامل الانتشار الدوراني بالإضافة إلى معامل الانتشار الانتقالي. وفي أبسط صورة، تظهر المعادلة على النحو التالي:

أب=544مص+2شمالملمص+ملمص-شمال+مل{\displaystyle {\frac {A}{B}}={\frac {5}{4}}{\frac {4\mathrm {M} _{p}+2\mathrm {N} \mathrm {M} _{l}\mathrm {M} _{p}+\mathrm {M} _{l}}{\mathrm {M} _{p}-\mathrm {N} +\mathrm {M} _{l}}}}

حيث A / B هي نسبة نمطي الاسترخاء (الانتقالي والدوراني)، و M p تحتوي على معلومات حول المحور العمودي على المحور المركزي للجسيم، و M l تحتوي على معلومات حول المحور الموازي للمحور المركزي.

في عام 2007، قرر بيتر آر. لانغ وفريقه استخدام تقنية تشتت الضوء الديناميكي لتحديد طول الجسيمات ونسبة أبعاد قضبان الذهب النانوية القصيرة. [ 26 ] وقد اختاروا هذه الطريقة لأنها لا تُتلف العينة وتتميز بسهولة إعدادها. تمت ملاحظة حالتي الاسترخاء في هندسة VV، واستُخدمت معاملات الانتشار لكلا الحركتين لحساب نسب أبعاد جسيمات الذهب النانوية.

التطبيقات

تُستخدم تقنية تشتت الضوء الديناميكي (DLS) لتحديد حجم الجسيمات المختلفة، بما في ذلك البروتينات [ 27 ] ، والبوليمرات، والمذيلات [ 28 ] ، والأقفاص البروتينية والجسيمات الشبيهة بالفيروسات [ 29 ] [ 30 ] ، والحويصلات [ 31 ] ، والكربوهيدرات، والجسيمات النانوية [ 32 ] [ 33 ] ، والخلايا البيولوجية [ 34 ] ، والهلاميات [ 35 ] . إذا لم يكن النظام متجانسًا في الحجم، يُمكن تحديد متوسط ​​القطر الفعال للجسيمات. يعتمد هذا القياس على حجم لب الجسيم، وحجم التراكيب السطحية، وتركيز الجسيم، ونوع الأيونات في الوسط.

بما أن تقنية تشتت الضوء الديناميكي (DLS) تقيس أساسًا تقلبات شدة الضوء المتشتت نتيجة انتشار الجسيمات، فإنه يمكن تحديد معامل انتشار هذه الجسيمات. عادةً ما تعرض برامج DLS للأجهزة التجارية توزيع الجسيمات بأقطار مختلفة. في حالة النظام أحادي التشتت، يُفترض وجود مجموعة واحدة فقط من الجسيمات، بينما في حالة النظام متعدد التشتت، يُفترض وجود مجموعات متعددة من الجسيمات. إذا وُجدت أكثر من مجموعة جسيمات بأحجام مختلفة في العينة، فيجب تطبيق تحليل CONTIN لأجهزة مطيافية ارتباط الفوتونات، أو تطبيق طريقة طيف القدرة لأجهزة مطيافية إزاحة دوبلر.

يمكن إجراء دراسات الاستقرار بسهولة باستخدام تقنية تشتت الضوء الديناميكي (DLS). تُظهر قياسات DLS الدورية لعينة ما إذا كانت الجسيمات تتجمع بمرور الوقت من خلال ملاحظة ما إذا كان نصف القطر الهيدروديناميكي للجسيم يزداد. [ 32 ] [ 33 ] في حالة تجمع الجسيمات، سيزداد عدد الجسيمات ذات نصف القطر الأكبر. في بعض أجهزة DLS، يمكن تحليل الاستقرار تبعًا لدرجة الحرارة عن طريق التحكم في درجة الحرارة في الموقع .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بيرن، بي جيه؛ بيكورا، آر. تشتت الضوء الديناميكي . منشورات كوريير دوفر (2000) ISBN 0-486-41155-9
  2. ↑ تشو، ب. (1 يناير 1970). "تشتت ضوء الليزر". المراجعة السنوية للكيمياء الفيزيائية . 21 (1): 145-174 . Bibcode : 1970ARPC...21..145C . doi : 10.1146/annurev.pc.21.100170.001045 .
  3. ↑ بيكورا، ر. (1964). "انزياحات دوبلر في تشتت الضوء من السوائل النقية ومحاليل البوليمر". مجلة الفيزياء الكيميائية . 40 (6): 1604. Bibcode : 1964JChPh..40.1604P . doi : 10.1063/1.1725368 .
  4. ↑ غودمان، ج. (1976). "بعض الخصائص الأساسية للبقع". مجلة الجمعية البصرية الأمريكية . 66 (11): 1145-1150 . Bibcode : 1976JOSA...66.1145G . doi : 10.1364/josa.66.001145 .
  5. ↑ "زوايا الكشف المتعددة في تحليل تشتت الضوء الديناميكي :: ويكي أنتون بار" . أنتون بار (بالألمانية) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 مايو 2022 . 
  6. ↑ غراسياني، غيوم؛ كينغ، جون تي؛ أمبلارد، فرانسوا (30 أغسطس 2022). "مطيافية التشتت المُضخَّمة بالتجويف تكشف ديناميكيات البروتينات والجسيمات النانوية في عينات شبه شفافة ومصغرة" . ACS Nano . 16 ( 10): 16796–16805 . arXiv : 2111.09616 . doi : 10.1021/acsnano.2c06471 . ISSN 1936-0851 . PMID 36039927. S2CID 244345602 .   
  7. ↑ شاتزل، ك. (1991). "كبح التشتت المتعدد بتقنيات الارتباط المتبادل للفوتونات" (ملف PDF) . مجلة البصريات الحديثة ، 38 : 1849. رمز Bibcode : 1990JPCM....2..393S . doi : 10.1088/0953-8984/2/S/062 . S2CID 250745836. تاريخ الاسترجاع: 7 أبريل 2014 . 
  8. ↑ أوربان، سي.؛ شورتنبرغر، ب. (1998). "توصيف المعلقات الغروية العكرة باستخدام تقنيات تشتت الضوء المقترنة بطرق الارتباط المتبادل". مجلة علوم الغرويات والأسطح البينية . 207 (1): 150-158 . Bibcode : 1998JCIS..207..150U . doi : 10.1006/jcis.1998.5769 . PMID 9778402 . 
  9. ↑ بلوك، آي.؛ شيفولد، إف. (2010). "تشتت الضوء ثلاثي الأبعاد المُعدَّل بالترابط المتبادل: تحسين توصيف العينات العكرة". مجلة الأدوات العلمية . 81 (12): 123107–123107–7. arXiv : 1008.0615 . Bibcode : 2010RScI...81l3107B . doi : 10.1063/1.3518961 . PMID: 21198014. S2CID : 9240166 .  
  10. ↑ بوسي، بي إن (1999). "كبح التشتت المتعدد بتقنيات الارتباط المتبادل للفوتونات". الرأي الحالي في علم الغرويات والأسطح البينية . 4 (3): 177-185 . doi : 10.1016/S1359-0294(99)00036-9 .
  11. ↑ ستروت، جيه دبليو (1 يونيو 1871). "58. حول تشتت الضوء بواسطة الجسيمات الصغيرة" . مجلة لندن وإدنبرة ودبلن الفلسفية ومجلة العلوم . 41 (275): 447-454 . doi : 10.1080/14786447108640507 . ISSN 1941-5982 . 
  12. ↑ ستروت، جيه دبليو (1 أبريل 1871). "السادس والثلاثون. حول ضوء السماء، واستقطابه ولونه" . مجلة لندن وإدنبرة ودبلن الفلسفية ومجلة العلوم . 41 (273): 274-279 . doi : 10.1080/14786447108640479 . ISSN 1941-5982 . 
  13. ↑ ستيتفيلد، يورغ؛ ماكينا، شون أ.؛ باتيل، تروشار ر. (1 ديسمبر 2016). "تشتت الضوء الديناميكي: دليل عملي وتطبيقات في العلوم الطبية الحيوية" . مراجعات الفيزياء الحيوية . 8 (4): 409-427 . doi : 10.1007/s12551-016-0218-6 . ISSN 1867-2469 . PMC 5425802. PMID 28510011 .   
  14. ↑ "ISO 22412:2017. تحليل حجم الجسيمات - تشتت الضوء الديناميكي (DLS)" . المنظمة الدولية للمقاييس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 مايو 2022 .
  15. ↑ طارق، سيد محمد؛ بوتشوين، أرميل؛ روي، شوفاشيش؛ زيمرمان، ديل؛ جور، جيتابون؛ باثي، جيجال ريدي؛ بالتشودري، سوبانتيكا (أغسطس 2021). "نهج تشتت الضوء الديناميكي للكشف عن المواد النانوية في نهر تينيسي" . بحوث موارد المياه . 57 (8). Bibcode : 2021WRR....5728687T . doi : 10.1029/2020WR028687 . ISSN 0043-1397 . S2CID 238831573 .  
  16. 1 2 "ورقة بيضاء: فهم مفهوم تشتت الضوء الديناميكي :: Anton-Paar.com" . Anton Paar . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 مايو 2022 . 
  17. ^ ألفانو ، بريجيدا. باريتا، لويجي؛ ديل جوديس، أنطونيو؛ دي فيتو، سافيريو؛ دي فرانسيا، جيرولامو؛ إسبوزيتو، إيلينا؛ فورميسانو، فابريزيو؛ ماسيرا، إيتوري؛ ميجليتا، ماريا لوسيا؛ بوليتشيتي، تيزيانا (29 نوفمبر 2020). "مراجعة لأجهزة استشعار الجسيمات منخفضة التكلفة من وجهة نظر المطورين" . أجهزة الاستشعار . 20 (23): 6819. بيب كود : 2020Senso..20.6819A . دوى : 10.3390/s20236819 . ردمك 1424-8220 . بمك 7730878 . بميد 33260320 .   
  18. ↑ جوهي، جان فرانسوا؛ فارشني، سونيل ك.؛ جيروم، روبرت (2001). "المركبات الذائبة في الماء المتكونة من بوليمرات (2-فينيل بيريدينيوم)-بلوك-بولي (أكسيد الإيثيلين) وبوليمرات (ميثاكريلات الصوديوم)-بلوك-بولي (أكسيد الإيثيلين) المشتركة". الجزيئات الكبيرة . 34 (10): 3361. Bibcode : 2001MaMol..34.3361G . doi : 10.1021/ma0020483 .
  19. ↑ كوبل، دينيس إي. (1972). "تحليل تشتت حجم الجزيئات الكبيرة في مطيافية ارتباط الشدة: طريقة التراكمات". مجلة الفيزياء الكيميائية . 57 (11): 4814-4820 . Bibcode : 1972JChPh..57.4814K . doi : 10.1063/1.1678153 .
  20. ↑ فريسكين، باربرا ج. (2001). "إعادة النظر في طريقة التراكمات لتحليل بيانات تشتت الضوء الديناميكي" (ملف PDF) . البصريات التطبيقية . 40 (24): 4087-91 . Bibcode : 2001ApOpt..40.4087F . doi : 10.1364/AO.40.004087 . PMID 18360445 . 
  21. ↑ حسن، با؛ كولشريشتا، إس كيه (أغسطس 2006). "تعديل تحليل التراكم لتعدد التشتت في بيانات تشتت الضوء شبه المرن". مجلة علوم الغرويات والأسطح البينية . 300 (2): 744-748 . Bibcode : 2006JCIS..300..744H . doi : 10.1016/j.jcis.2006.04.013 . ISSN 0021-9797 . PMID 16790246 .  
  22. ↑ تشو، ب (1992). تشتت ضوء الليزر: المبادئ الأساسية والتطبيق . دار النشر الأكاديمية. ISBN 978-0-12-174551-6.
  23. ↑ بروفينشر، س. (1982). "CONTIN: برنامج تنظيم مقيد للأغراض العامة لعكس المعادلات الجبرية والتكاملية الخطية المشوشة" ​​(ملف PDF) . مجلة اتصالات فيزياء الحاسوب . 27 (3): 229-242 . Bibcode : 1982CoPhC..27..229P . doi : 10.1016/0010-4655(82)90174-6 .
  24. ↑ بروفينشر، إس دبليو (1982). "طريقة تنظيم مقيدة لعكس البيانات المُمثلة بمعادلات جبرية خطية أو تكاملية" (ملف PDF) . مجلة الاتصالات في الفيزياء الحاسوبية ، 27 (3): 213-227 . رمز Bibcode : 1982CoPhC..27..213P . doi : 10.1016/0010-4655(82)90173-4 .
  25. ↑ أراغون، إس آر؛ بيكورا، آر. (1976). "نظرية تشتت الضوء الديناميكي من الأنظمة متعددة التشتت". مجلة الفيزياء الكيميائية . 64 (6): 2395. Bibcode : 1976JChPh..64.2395A . doi : 10.1063/1.432528 .
  26. ↑ رودريغيز-فرنانديز، ج.؛ بيريز-جوست، ج.؛ ليز-مارزان، ل.م.؛ لانغ، ب.ر. (2007). "التشتت الضوئي الديناميكي لقضبان الذهب القصيرة ذات نسب الأبعاد المنخفضة" (ملف PDF) . مجلة الكيمياء الفيزيائية . 111 (13): 5020-5025 . doi : 10.1021/jp067049x .
  27. ↑ دولينسكا، مونيكا ب.؛ يونغ، كينيث ل.؛ كاسوف، كلوديا؛ ديميترياديس، إميليوس ك.؛ وينغفيلد، بول ت.؛ سيرجيف، يوري ف. (3 يناير 2020). "استقرار البروتين والخصائص الوظيفية للنطاق داخل الميلانوزومي للبروتين البشري المؤتلف المرتبط بالتيروزيناز 1" . المجلة الدولية للعلوم الجزيئية . 21 (1): 331. doi : 10.3390/ijms21010331 . ISSN 1422-0067 . PMC 6981619. PMID 31947795 .   
  28. ↑ بهوت، بارث راجيش كومار؛ بال، نيلانجان؛ ماندال، أجاي (3 ديسمبر 2019). "توصيف بولي أكريلاميد المُعدَّل كارهًا للماء في أنظمة البوليمر المختلطة مع المواد الخافضة للتوتر السطحي الثنائية لتطبيقات استخلاص النفط المُحسَّن" . ACS Omega . 4 (23): 20164–20177 . doi : 10.1021/acsomega.9b02279 . ISSN 2470-1343 . PMC 6893946. PMID 31815217 .   
  29. ↑ واغواني، إتش كيه، ودوغلاس، تي (مارس 2021). "سيتوكروم سي ذو نشاط شبيه بالبيروكسيداز مُغلّف داخل قفص نانوي صغير من بروتين DPS" . مجلة كيمياء المواد ب . 9 (14): 3168-3179 . doi : 10.1039/d1tb00234a . PMID 33885621 . 
  30. ↑ واغواني، إتش كيه، أوشيدا، إم، دوغلاس، تي (أبريل 2020). "الجسيمات الشبيهة بالفيروسات (VLPs) كمنصة للتجزئة الهرمية" . الجزيئات الحيوية الكبيرة . 21 (6): 2060-2072 . doi : 10.1021/acs.biomac.0c00030 . PMID 32319761 . 
  31. ↑ فيلو، ساباريش كيه بي؛ يان، مينهاو؛ تسينغ، كو-بي؛ وونغ، كين-تسونغ؛ باساني، داريو إم؛ تيريش، بيير (6 فبراير 2013). "التكوين التلقائي للحويصلات الاصطناعية في الأوساط العضوية من خلال تفاعلات الروابط الهيدروجينية". الجزيئات الكبيرة . 46 (4): 1591-1598 . Bibcode : 2013MaMol..46.1591V . doi : 10.1021/ma302595g .
  32. 1 2 سيبما، سيرجي YMH؛ رويز هيرنانديز، سيرجيو E.؛ نيركي، جيرنوت؛ سوتيرت، كارلين؛ فيليبس، ألبرت ب. كويبرز ، بوني دبليو إم . ولترز ، مارييت (2021). "التحكم في حجم جسيمات CaCO3 بنسب {Ca2+}:{CO32–} في البيئات المائية" . النمو والتصميم البلوري . 21 (3): 1576–1590 . دوى : 10.1021/acs.cgd.0c01403 . ردمك 1528-7483 . بمك 7976603 . بميد 33762898 .   
  33. 1 2 سيبما، سيرجي واي إم إتش؛ كويبرز، بوني دبليو إم؛ وولثرز، مارييت (2023). "الاعتماد غير المتماثل لنسبة {Ba2+}:{SO42–} على تكوين ونمو بلورات BaSO4 في المحاليل المائية: دراسة باستخدام تشتت الضوء الديناميكي" . ACS Omega . 8 (6): 5760–5775 . doi : 10.1021/acsomega.2c07418 . ISSN 2470-1343 . PMC 9933194 .  
  34. ^ جينا، سيدهارتا س. جوشي، هيرين م. صباريش، KPV؛ تاتا، بي في آر؛ راو، تيسي (2006). "ديناميكيات Deinococcus radiodurans في ظل ظروف النمو الخاضعة للرقابة" . مجلة البيوفيزيائية . 91 (7): 2699– 2707. بيب كود : 2006BpJ....91.2699J . دوى : 10.1529/biophysj.106.086520 . بمك 1562370 . بميد 16829564 .  
  35. ↑ ساباريش، كي بي في؛ جينا، سيدهارتا إس؛ تاتا، بي في آر (5 مايو 2006). "دراسات تشتت الضوء الديناميكي على هيدروجيلات بولي أكريلاميد المتشابكة كيميائيًا والمُبلمرة ضوئيًا". وقائع مؤتمر AIP . 832 (1): 307-310 . Bibcode : 2006AIPC..832..307S . doi : 10.1063/1.2204513 . ISSN 0094-243X .