Устройство для определения размеров наночастиц
Использование: нанотехнология, в медицине, в деревообрабатывающей, химической и пищевой промышленности. Сущность решения: В кварцевую кювету 1 заливают испытуемую жидкость с наночастицами в количестве 2-10 мл, кювету 1 помещают в фотометр с определенной длиной волны от источника света 2, при которой в независимом исследовании определен максимум поглощения, и проводят измерение оптической плотности системы, регистрируя ее величину фоторегистрирующим устройством 3. 1 ил.
Заявляемое техническое решение относится к области нанотехнологий, в частности к аналитическим методам, применяемым в нанотехнологиях для оценки дисперсности жидких систем.
Техническое решение может использоваться в деревообрабатывающей, пищевой, химической, парфюмерной промышленности и медицине для определения размеров наночастиц разнообразных веществ, находящихся в жидкой фазе, например, в виде эмульсии или дисперсии.
Известно устройство для определения размеров наночастиц при помощи атомного силового микроскопа с использованием дорогостоящего алмазного кантилевера, осуществляющего пространственное сканирование поверхности объекта с последующим преобразованием полученной информации в сигнал (Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований / Под ред. М.К.Роко, Р.С.Уильямса и П.Аливисатоса. Пер. с англ. - М.: Мир, 2002, С.66-84). Недостатком данного решения является низкая производительность устройства и высокая стоимость измерений.
Для определения размеров наночастиц также известно использование просвечивающего электронного микроскопа, газового масс-спектрометра и лазерного устройства (Ч.Пул, Ф.Оуэнс. Мир материалов и технологий. Нанотехнологии. Пер. с англ. - М.: Техносфера, 2006, С.52-55). Основными недостатками этих устройств являются необходимость использования сложного и дорогостоящего оборудования, длительность измерений.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является лазерное устройство, основанное на изучении интенсивности рассеивания на наночастицах монохроматического лазерного луча (Ч.Пул, Ф.Оуэнс. Мир материалов и технологий. Нанотехнологии. Пер. с англ. - М.: Техносфера, 2006, С.53-54). Данное устройство обладает недостатками, указанными выше.
Задача, решаемая заявляемым предложением, заключается в повышении производительности устройства и его упрощении, а также в снижении себестоимости анализа.
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в том, что устройство для определения размеров наночастиц, включающее камеру оптического взаимодействия излучения с веществом, отличается тем, что камера выполнена в виде кварцевой кюветы для исследуемого вещества в жидкости, снабженной перемешивающим устройством и установленной с возможностью обеспечения прохождения светового потока видимой спектральной области через слой жидкости.
Принципиальная схема предлагаемого устройства для оценки размеров наночастиц приведена на фиг.1.
Устройство для определения размеров наночастиц содержит кварцевую кювету 1 для помещения в нее испытуемой жидкости, источник света 2 для обеспечения прохождения светового луча через слой жидкости и фотоэлектрическое регистрирующее устройство 3, роль которого может выполнять фотоумножитель, связанный с компьютером для автоматического расчета получаемых данных величины оптической плотности по формуле Рэлея. Для стабилизации агрегатного состояния системы в кювету вводится перемешивающее устройство, в качестве которого работает обычная пропеллерная мешалка 4.
Типичным объектом исследования может выступать обыкновенное цельное молоко со средним диаметром частиц, составляющим около 50 нм, а также водно-органические дисперсии целлюлозы, полученные химико-ферментативным путем, применяемые, например, для получения бумажных композитов с частицами диаметром от 10 до 100 нм.
Устройство работает следующим образом. В кварцевую кювету 1 заливают разбавленную 1:10000 раз испытуемую жидкость с наночастицами в количестве 2-10 мл, кювету 1 помещают в фотометр с определенной длиной волны от источника света 2 (лампа накаливания), при которой в независимом исследовании определен максимум поглощения, и проводят измерение оптической плотности системы, регистрируя ее величину фоторегистрирующим устройством 3. Расчет величины полученного сигнала по формуле Рэлея позволяет рассчитать диаметр наночастиц, находящихся в жидкой фазе.
Проводят повторные измерения для разбавлений жидкой среды в 1:7500, 1:5000, 1:2000 раз.
Процесс измерения занимает несколько минут, в то время как в случае использования известного решения на сложном дорогостоящем оборудовании измерения выполняются по специальным программам, занимающим несколько часов.
Таким образом, предложенное решение позволяет увеличить производительность устройства для измерения размеров наночастиц.
Устройство для определения размеров наночастиц, включающее камеру оптического взаимодействия излучения с веществом, отличающееся тем, что камера выполнена в виде кварцевой кюветы для исследуемого вещества в жидкости, снабженной перемешивающим устройством и установленной с возможностью обеспечения прохождения светового потока видимой спектральной области через слой жидкости.
