Esame quantitativa e qualitativa delle interazioni particella-particella colloidale Uso Probe Nanoscopia

Microscopia a forza atomica (AFM) è una tecnica che permette l'imaging qualitativa e quantitativa e preciso di una superficie del materiale. ^4-6 Tradizionalmente, AFM è utilizzato per la valutazione della topografia della superficie, morfologia e struttura dei materiali multi-fasiche. AFM ha la capacità di valutare quantitativamente le interazioni nano-scala, come carica, attrazione, repulsione e di adesione forze tra una sonda specifica e del substrato in aria e mezzi liquidi. ^7,8 L'AFM originariamente sviluppato da Binning, Quate e Gerber ⁹ usi una sonda di nota sensibilità / determinato e costante elastica di avvicinarsi e / o la scansione di un campione. A causa delle interazioni fisiche tra la sonda e il campione, il cantilever viene deflesso durante il contatto o la vicinanza e seconda della modalità di funzionamento, tali deviazioni può essere tradotto per acquisire la topografia delle forze presenti tra la sonda e il campione o campione di misura. Modifiche al tecnico AFMque, come sonda colloidale nanoscopia, ¹⁰ hanno permesso scienziato per valutare direttamente le interazioni nano-forza tra due materiali presenti in un sistema colloidale di interesse.

In colloidale sonda nanoscopia, una particella sferica di scelta è fissato al vertice di un cantilever, in sostituzione delle punte coniche e piramidali tradizionali. Una particella sferica è l'ideale per permettere il confronto con i modelli teorici, come la Johnson, Kendal, Roberts (JKR) ¹¹ e Derjaguin, Landau, Vervwey, Overbeek (DLVO) ^12-14 teorie e ridurre al minimo l'influenza della rugosità superficiale sulla misura. ¹⁵ Queste teorie vengono utilizzati per definire i meccanismi di contatto e le forze fra le particelle previsti all'interno di un sistema colloidale. La teoria DLVO combina le attraente forze di van der Waal e forze elettrostatiche repulsive (a causa di doppi strati elettrici) per spiegare quantitativamente il comportamento di aggregazione dei sistemi colloidali acquose, mentre la JTeoria KR incorpora l'effetto della pressione di contatto e l'adesione al modello di contatto elastico tra due componenti. Una volta che una sonda appropriata viene prodotto, viene usato per rivolgersi a qualsiasi altro materiale / particella per valutare le forze tra le due componenti. Utilizzando uno standard fabbricato punta sarà in grado di misurare le forze di interazione tra punta e che un materiale di scelta, ma il vantaggio di utilizzare una sonda colloidale su misura permette la misurazione delle forze presenti tra materiali presenti all'interno del sistema studiato. Interazioni misurabili includono:.. Adesivo, attraente, repellenti, carica, e anche forze elettrostatiche presenti tra le particelle ¹⁶ Inoltre, la tecnica sonda colloidale può essere utilizzato per esplorare forze tangenziali presenti tra le particelle e l'elasticità del materiale ^17,18

La capacità di effettuare misurazioni in vari media è uno dei principali vantaggi di sonda colloidale nanoscopia. Condizioni ambientali, liquido media, o condizioni di umidità controllata possono essere utilizzati per simulare condizioni ambientali del sistema studiato. La capacità di effettuare misurazioni in un ambiente liquido consente lo studio di sistemi colloidali in un ambiente che si trova in natura; pertanto, essere in grado di acquisire dati quantitativamente che è direttamente traducibile al sistema nel suo stato naturale. Ad esempio, le interazioni delle particelle presenti all'interno inalatori (MDI) possono essere studiate usando un modello di propellente liquido con proprietà simili al propellente utilizzato in MDI. Le stesse interazioni misurati in aria, non siano rappresentativi del sistema esistente all'interno dell'inalatore. Inoltre, il mezzo liquido può essere modificato per valutare l'effetto di infiltrazioni di umidità, un tensioattivo secondario, o temperatura sulle interazioni delle particelle in un MDI. La capacità di controllare la temperatura può essere utilizzato per simulare alcuni passi nella produzione di sistemi colloidali di valutare come temperatura sia nella produzione di omemorizzazione dei sistemi colloidali può avere un impatto sulle interazioni delle particelle.

Misurazioni che possono essere ottenuti utilizzando sonde colloidali includono; Scansione Topografia, singole curve forza-distanza, le mappe di adesione forza-distanza, e dimorare misure di forza-distanza. I parametri fondamentali che vengono misurati con il metodo della sonda nanoscopia colloidale presentata in questo documento includono i valori di energia separazione snap-in, carico massimo, e. Snap-in è una misura delle forze di attrazione, max caricare il valore della forza massima adesione, e l'energia di separazione trasmette l'energia necessaria per ritirare la particella da contatto. Questi valori possono essere misurati mediante misure istantanee o forza di sosta. Due diversi tipi di misurazioni dwell includono deflessione e rientro. La lunghezza e il tipo di misura di permanenza può essere specificamente scelti per imitare interazioni specifiche che sono presenti all'interno di un sistema di interesse. Un esempio sta usando deflessione di sosta – che detienei campioni in contatto ad un valore desiderato deflessione – valutare i legami adesivi che si sviluppano in aggregati formati in dispersioni. I legami adesivo formato può essere misurata come una funzione del tempo e possono fornire una conoscenza delle forze necessarie amalgamare aggregati dopo stoccaggio prolungato. La pletora di dati che possono essere ottenuti con questo metodo è un testamento alla versatilità del metodo.