動(dòng)態(tài)光散射的基本原理及現(xiàn)代應(yīng)用

1、動(dòng)態(tài)光散射的基本原理及現(xiàn)代應(yīng)用 電氣本132班 張澤明 2013040211 賈東 2013040228 鄭欣宇 2013040224動(dòng)態(tài)光散射的基本原理及現(xiàn)代應(yīng)用今天打開(kāi)了高中時(shí)的物理課本，發(fā)現(xiàn)很多的知識(shí)已經(jīng)都忘得差不多了。時(shí)而一翻，也有一中懷念的感覺(jué)。隨便翻了一頁(yè)，看到了這樣一個(gè)陌生的詞匯動(dòng)態(tài)光散射法，于是打開(kāi)了電腦，到網(wǎng)上去查閱了一下資料。便寫(xiě)下了這篇論文。一、什么是動(dòng)態(tài)光散射動(dòng)態(tài)光散射，也稱(chēng)光子相關(guān)光譜 ，準(zhǔn)彈性光散射，測(cè)量光強(qiáng)的波動(dòng)隨時(shí)間的變化。DLS技術(shù)測(cè)量粒子粒徑，具有準(zhǔn)確、快速、可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為納米科技中比較常規(guī)的一種表征方法。二、動(dòng)態(tài)光散射的基本原理1. 粒子的布朗

2、運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致光強(qiáng)的波動(dòng)微小粒子懸浮在液體中會(huì)無(wú)規(guī)則地運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)的速度依賴(lài)于粒子的大小和媒體粘度，粒子越小，媒體粘度越小，布朗運(yùn)動(dòng)越快。2. 光信號(hào)與粒徑的關(guān)系光通過(guò)膠體時(shí)，粒子會(huì)將光散射，在一定角度下可以檢測(cè)到光信號(hào)，所檢測(cè)到的信號(hào)是多個(gè)散射光子疊加后的結(jié)果，具有統(tǒng)計(jì)意義。瞬間光強(qiáng)不是固定值，在某一平均值下波動(dòng)，但波動(dòng)振幅與粒子粒徑有關(guān)。某一時(shí)間的光強(qiáng)與另一時(shí)間的光強(qiáng)相比，在極短時(shí)間內(nèi)，可以認(rèn)識(shí)是相同的，我們可以認(rèn)為相關(guān)度為1,在稍長(zhǎng)時(shí)間后，光強(qiáng)相似度下降，時(shí)間無(wú)窮長(zhǎng)時(shí)，光強(qiáng)完全與之前的不同，認(rèn)為相關(guān)度為0。根據(jù)光學(xué)理論可得出光強(qiáng)相關(guān)議程。之前提到，正在做布朗運(yùn)動(dòng)的粒子速度，與粒徑（粒子大?。┫?/p>

3、關(guān)。大顆粒運(yùn)動(dòng)緩慢，小粒子運(yùn)動(dòng)快速。如果測(cè)量大顆粒，那么由于它們運(yùn)動(dòng)緩慢，散射光斑的強(qiáng)度也將緩慢波動(dòng)。類(lèi)似地，如果測(cè)量小粒子，那么由于它們運(yùn)動(dòng)快速，散射光斑的密度也將快速波動(dòng)。附件五顯示了大顆粒和小粒子的相關(guān)關(guān)系函數(shù)。 可以看到，相關(guān)關(guān)系函數(shù)衰減的速度與粒徑相關(guān)，小粒子的衰減速度大大快于大顆粒的。最后通過(guò)光強(qiáng)波動(dòng)變化和光強(qiáng)相關(guān)函數(shù)計(jì)算出粒徑及其分布。3. 分布系數(shù)4. 分布系數(shù)體現(xiàn)了粒子粒徑均一程度，是粒徑表征的一個(gè)重要指標(biāo)。< 0.05單分散體系，如一些乳液的標(biāo)樣。< 0.08近單分散體系，但動(dòng)態(tài)光散射只能用一個(gè)單指數(shù)衰減的方法來(lái)分析，不能提供更高的分辨率。0.08 - 0.7適

4、中分散度的體系。運(yùn)算法則的最佳適用范圍。> 0.7尺寸分布非常寬的體系，很可能不適合光散射的方法分析。三、動(dòng)態(tài)光散射的應(yīng)用1、測(cè)定蛋白質(zhì)分子的均一性 蛋白質(zhì)樣品的均一性是生長(zhǎng)晶體的前提條件，在無(wú)法直接觀察蛋白質(zhì)在溶液中狀態(tài)的情況下，生長(zhǎng)晶體是一個(gè)需要經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)氣的過(guò)程。但是用光散射技術(shù)，只需要幾分鐘就可以確切地告訴你，這個(gè)樣品是否有長(zhǎng)出晶體的可能性。你還可以測(cè)定蛋白在不同溶液中的狀態(tài)，從而確定出哪種溶液最適合生長(zhǎng)晶體。2、 測(cè)定蛋白質(zhì)分子的pH穩(wěn)定性 有些蛋白質(zhì)分子在不同的pH值條件下，會(huì)有不同的構(gòu)型，或者形成聚合態(tài)，或是變性。如胰島素在pH2.0時(shí)是以單體存在，而在pH3.0時(shí)則以二聚體

5、形式存在，當(dāng)pH升至7.0時(shí)則以六聚體存在。因?yàn)檫@種變化表現(xiàn)為大小的變化，所以光散射技術(shù)可以用來(lái)測(cè)定蛋白質(zhì)分子的pH穩(wěn)定性。3、 測(cè)定蛋白質(zhì)分子的熱穩(wěn)定性 對(duì)一些熱不穩(wěn)定的蛋白，溫度改變會(huì)導(dǎo)致分子變性聚合，因此可以觀察到分子半徑明顯增大。所以可以利用光散射技術(shù)來(lái)研究蛋白質(zhì)分子的熱穩(wěn)定性。4蛋白質(zhì)變復(fù)性及折疊的研究 蛋白質(zhì)變性時(shí)往往是以聚合形式或較松散的狀態(tài)存在，復(fù)性后，蛋白質(zhì)折疊成天然狀態(tài)，會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)的變化，這一變化可以導(dǎo)致流體動(dòng)力學(xué)半徑的變化，所以光散射技術(shù)可以用來(lái)檢測(cè)這一動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程。5、 臨界膠束濃度的測(cè)定 一定濃度的表面活性劑分子加到溶液中會(huì)形成微膠束，但濃度不同會(huì)影響膠束的大小以及是否能夠形成膠束。如果濃度增加到一定程度，膠束就會(huì)形成，膠束的大小和單分子大小會(huì)有明顯區(qū)別，利用光散射就可以確定膠束形成的臨界濃度。4、 感悟動(dòng)態(tài)光折射是一種現(xiàn)代檢測(cè)納米制法，代表實(shí)驗(yàn)有動(dòng)態(tài)光散射法監(jiān)測(cè)納米二氧化硅制備過(guò)程、測(cè)量Zeta電位、大分子