Количественный и качественный анализ взаимодействий между частицами Использование коллоидных Probe Наноскопия

Атомно-силовая микроскопия (АСМ) является метод, который позволяет качественный и количественный изображений и зондирования поверхности материала. ^4-6 Традиционно АСМ используется для оценки рельефа поверхности, морфологии и структуры многостраничных фазовых материалов. АСМ имеет возможность количественно оценить нано-взаимодействия, такие как заряда, привлечения, отталкивания и сил адгезии между специфического зонда и субстрата в воздушной и жидких сред. ^7,8 АСМ первоначально разработана Биннинг, Quate и Gerber ^{9 Использование} Зонд известного / определенной чувствительности и пружины, чтобы приблизиться и / или сканировать образец. Из-за физических взаимодействий между зондом и образцом, кантилевер отклоняется во время контакта или близости и в зависимости от режима работы, это отклонение может быть переведено приобрести топографию образца или измерения сил, присутствующих между зондом и образцом. Изменения в техни АСМдие, например, коллоидный зонда Наноскопии, ¹⁰ позволили ученым непосредственно оценить нано-силовые взаимодействия между двумя материалов, присутствующих в коллоидной системы интересов.

В коллоидной Наноскопии зонда, сферической частицы выбора прикреплен к вершине кантилевера, заменяя традиционные конические и пирамидальные советы. Сферическая частица идеально подходит для возможности сравнения с теоретическими моделями, такими как Джонсон, Кендал, Робертс (ДКР) ¹¹ и Дерягина, Ландау Vervwey, Overbeek (ДЛФО) ^12-14 теорий и свести к минимуму влияние шероховатости поверхности на измерение. ¹⁵ Эти теории используются для определения контактных механики и силы между частицами ожидаются в течение коллоидной системы. Теория ДЛФО сочетает в себе привлекательный ван-дер-Ваальса и отталкивания электростатические силы (из-за двойных электрических слоев) количественно объяснить поведение агрегации водных коллоидных систем, в то время как JТеория KR включает эффект контактного давления и адгезии к модели упругого контакта между двумя компонентами. После того, как соответствующий зонд производится, он используется для подойти к любой другой материал / частицу оценить силы между двумя компонентами. Используя стандартный изготавливается наконечник один сможет измерить интерактивные силы между этой верхушки, а материал выбора, но выгода от использования на заказ коллоидный зонд позволяет измерять сил, присутствующих между материалов, присутствующих в исследуемой системы. Измеряемые взаимодействия включают в себя:.. Клей, привлекательный, отталкивающее, заряд и даже электростатических сил, присутствующих между частицами ¹⁶ Кроме того, метод коллоидного зонд может быть использован для изучения тангенциальных сил, присутствующих между частицами и упругости материала ^17,18

Способность проводить измерения в различных средах является одним из главных преимуществ коллоидного Наноскопии зонда. Условия окружающей среды, жидкость мEdia или условия контролируемой влажностью могут быть использованы для имитации экологических условий исследуемой системы. Возможность проводить измерения в жидкой среде позволяет изучать коллоидных систем в среде, которая естественно происходит; Таким образом, будучи в состоянии количественно приобрести данные, которые непосредственно переводимые в систему в своем естественном состоянии. Например, взаимодействие частиц, присутствующие в дозированных ингаляторов (ДИ) могут быть изучены с использованием модельной жидкого ракетного топлива с аналогичными свойствами в пропеллента используется в ДИ. Те же взаимодействия, измеренные в воздухе не будет представитель системы существует в ингалятор. Кроме того, жидкая среда может быть изменен, чтобы оценить эффект проникновения влаги, вторичного поверхностно-активного вещества или температуры на взаимодействий частиц в MDI. Возможность контролировать температуру можно использовать, чтобы имитировать определенные шаги в производстве коллоидных систем, чтобы оценить, как температура либо в производстве илихранение коллоидных систем может оказать влияние на взаимодействия частиц.

Измерения которые могут быть получены с использованием коллоидных зонды включают; Топография сканирование, индивидуальные кривые сила-расстояние, карты сила дальнего адгезии и живи измерения силы-расстояния. Основные параметры, которые оцениваются с использованием коллоидного метод пробного Наноскопия представленную в настоящем документе, включают оснастку, максимальная нагрузка, и значения энергии разделения. Оснастку является измерение сил притяжения, максимальная нагрузка значение максимальной силы адгезии, а энергия разделения передает энергию, необходимую отозвать частицу от контакта. Эти значения могут быть измерены с помощью мгновенных или силовых задержки измерений. Два различных типа обитать измерений включают отклонение и отступы. Длина и тип измерения задержки может быть специально выбран, чтобы имитировать специфичных взаимодействий, которые присутствуют в системе, представляющей интерес. Примером может служить использование отклонения пребывать – который держитобразцы, находящиеся в контакте на требуемое значение отклонения – оценить адгезионных связей, которые развиваются в агрегатов, образованных в дисперсий. Адгезивные связи, образованные может быть измерена как функция времени и может обеспечить понимание сил, требуемых для диспергировать агрегатов после длительного хранения. Изобилие данных, которые могут быть получены с помощью этого метода является свидетельством универсальности метода.