Quantitative und qualitative Untersuchung der Partikel-Partikel Wechselwirkungen mit Kolloidales Probe Nanoskopie

Rasterkraftmikroskopie (AFM) ist eine Technik, die qualitativen und quantitativen Bildgebung ermöglicht und Sondieren einer Materialoberfläche. ^4-6 Traditionell AFM wird für die Bewertung der Oberflächentopographie, die Morphologie und Struktur der mehrphasige Materialien verwendet. AFM hat die Fähigkeit, quantitativ zu bewerten Nano-Wechselwirkungen, wie Ladung, Anziehung, Abstoßung und Adhäsionskräfte zwischen einer spezifischen Sonde und Substrat in Luft und flüssigen Medien. ^7,8 Die ursprünglich von Binning, Quate und Gerber ⁹ Zwecke entwickelt AFM eine Sonde bekannt / ermittelte Empfindlichkeit und Federkonstante zu nähern und / oder zu scannen eine Probe. Aufgrund der physikalischen Wechselwirkungen zwischen der Sonde und der Probe, wird der Ausleger in Kontakt oder die Nähe lenkt und in Abhängigkeit von der Betriebsart, kann diese Auslenkung übersetzt werden, um die Topographie der zwischen der Sonde und der Probe vorliegende Muster oder messen Kräfte erfassen. Änderungen an der AFM-techque, wie kolloidale Sonde Nanoskopie, ¹⁰ haben Wissenschaftler erlaubt, direkt bewerten die Nano-Kraftwechselwirkungen zwischen zwei in einem kolloidalen System der Interessen vorhandenen Materialien.

In kolloidalen Sonde Nanoskopie wird ein kugelförmiges Teilchen der Wahl, um die Spitze eines Auslegers befestigt und ersetzt die traditionellen Kegel-und Pyramidenspitzen. Ein sphärischer Partikel ist ideal, um Vergleich mit theoretischen Modellen wie dem Johnson, Kendal, Roberts (JKR) ¹¹ und Derjaguin, Landau, Vervwey, Overbeek (DLVO) ^12-14 Theorien und um den Einfluss der Oberflächenrauhigkeit auf die Messung zu minimieren ermöglichen. ¹⁵ Diese Theorien werden die Kontaktmechanik und Kräfte zwischen den Teilchen in einem kolloidalen System erwartet definieren. Die DLVO-Theorie verbindet die attraktive van-der-Waals Kräfte und abstoßenden elektrostatischen Kräfte (wegen der elektrischen Doppelschichten) quantitativ zu erklären, das Aggregationsverhalten von wässrigen kolloidalen Systemen, während die JKR Theorie beinhaltet die Wirkung der Kontaktdruck und die Haftung an elastischen Kontakt zwischen zwei Komponenten zu modellieren. Sobald eine geeignete Sonde erzeugt wird, wird es verwendet, um andere Material / Partikel nähern, um die Kräfte zwischen den beiden Komponenten zu beurteilen. Mit einer Standardspitze hergestellt wird man in der Lage, Wechselwirkungskräfte zwischen dieser Spitze und einem Material der Wahl zu messen, aber der Vorteil der Verwendung eines maßgeschneiderten kolloidalen Sonde ermöglicht die Messung zwischen innerhalb des untersuchten System vorhandenen Materialien vorhanden Kräfte. Messbare Wechselwirkungen sind:.. Klebstoff, attraktiv, abstoßend, Ladung und zwischen den Teilchen vorhanden, auch elektrostatische Kräfte ¹⁶ Zusätzlich wird die kolloidale Sondentechnik kann zwischen Teilchen und Materialelastizität vorhanden tangentiale Kräfte zu erforschen ^17,18

Die Möglichkeit, Messungen in verschiedenen Medien durchzuführen ist eines der großen Vorteile von kolloidalem Sonde Nanoskopie. Umgebungsbedingungen, flüssige medien oder feuchtigkeitskontrollierten Bedingungen können alle verwendet werden, um Umgebungsbedingungen des Systems untersucht werden, nachahmen. Die Fähigkeit, Messungen in einer flüssigen Umgebung durchzuführen ermöglicht die Untersuchung von kolloidalen Systemen in einer Umgebung, die es natürlicherweise vorkommt; somit in der Lage, quantitativ Daten, die direkt übersetzbar dem System in seinem natürlichen Zustand zu erwerben. Zum Beispiel können Teilchen-Wechselwirkungen innerhalb Dosieraerosolen (MDI) enthalten mit einem Modell flüssiges Treibmittel mit ähnlichen Eigenschaften wie das Treibmittel in Dosieraerosolen verwendet sucht werden. Die gleichen Wechselwirkungen gemessen in Luft nicht repräsentativ für das System in dem Inhalator vorhanden ist. Ferner kann das flüssige Medium modifiziert werden, um die Wirkung von Feuchtigkeitseintritt, einem sekundären Tensid oder Temperatur auf die Teilchen-Wechselwirkungen in einem MDI zu bewerten. Die Fähigkeit zur Steuerung der Temperatur verwendet werden, um bestimmte Schritte bei der Herstellung von kolloidalen Systemen nachzuahmen, wie Temperatur entweder bei der Herstellung oder auszuwertenSpeicher kolloidaler Systeme können einen Einfluss auf Teilchen-Wechselwirkungen.

Messungen, die unter Verwendung von kolloidalem Sonden erhalten werden können, umfassen; Topographie Scannen, individuelle Kraft-Weg-Kurven, Kraft-Weg-Haft Karten und wohnen Kraft-Weg-Messungen. Wichtige Parameter, die mit der in diesem Papier kolloidalen Sonde Nanoskopie-Methode gemessen werden, umfassen das Snap-In, max Last-und Trennenergiewerte. Snap-in ist ein Maß für die Anziehungskräfte, max laden Sie den Wert der maximalen Haftkraft, und die Trennenergie vermittelt die erforderlich ist, um das Teilchen aus zurückzutreten Energie. Diese Werte können durch sofortige oder Haltekraftmessungen gemessen werden. Zwei verschiedene Arten von Halte Messungen umfassen Auslenkung und Vertiefung. Die Länge und die Art der Messung kann Verweilzeit speziell ausgewählt werden, um spezifische Interaktionen, die innerhalb eines Systems von Interesse vorhanden sind, nachzuahmen. Ein Beispiel ist die Verwendung Ablenkung Verweildauer – das hältdie Proben in Kontakt mit einer gewünschten Härtewert – die Klebeverbindungen, die in Aggregaten in Dispersionen gebildet entwickeln, zu evaluieren. Die Klebeverbindungen gebildet werden, als eine Funktion der Zeit gemessen werden kann und einen Einblick in die erforderlich ist, um die Aggregate nach längerer Lagerung redispergieren Kräfte. Die Fülle von Daten, die mit diesem Verfahren erhalten werden kann, ist ein Beweis für die Vielseitigkeit der Methode.