Name: Medición de Tamaño de Partícula de distribución en turbias Soluciones por Dynamic Light Scattering Microscopía (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-09T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 16 s
Description: Aprenda a medir la distribución de tamaño de partículas en soluciones turbias mediante microscopía de dispersión de luz dinámica sin dilución. Este protocolo permite analizar concentraciones originales con precisión óptima.

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Este trabajo ha sido financiado por las Becas de Ayuda a la Investigación Científica del Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología (Nº 25248027 a M.S.).

1. Preparación de muestras <ol><li> La purificación de los monómeros sensibles a la temperatura <ol><li> Disolver 20 g de N -isopropylacrylamide (NIPA) en 100 ml de tolueno. </li><li> Se filtra la solución con succión para eliminar el polvo. </li><li> Mezclar el filtrado con 500 ml de éter de petróleo. </li><li> Coloque el recipiente de reacción en un baño de hielo-agua. </li><li> Se agita la solución hasta que los monómeros se precipitan (típicamente 30 min). </li><li> Se filtra la solución con succión para obtener los monómeros de precipitados. </li><li> Secar los monómeros bajo presión reducida (100 Pa) durante la noche. </li></ol></li><li> Preparación de la solución de polímero sensible a la temperatura <ol><li> Degas 20 ml de agua desionizada durante 1,0 min usando una bomba de diafragma. </li><li> Disolver 780,8 mg del ingreso y producción purificado en 9,5 ml de agua desionizada y desgasificada. </li><li> Coloque el recipiente de reacción en un baño de hielo-agua. </li><li> Proteger a la reacción dea la luz cubriendo el aparato con papel de aluminio. </li><li> Se agita la solución suavemente durante 10 min mientras que la introducción de un flujo moderado de gas Ar suavemente a través de una punta de pipeta unida a la botella de gas con un tubo. </li><li> Añadir 11,9 l de N, N, N ', N' tetrametiletilendiamina a la solución a través de una micropipeta. </li><li> Se agita la solución durante 1,0 minutos, mientras que la introducción de gas Ar, tal como se menciona en el paso 1.2.5. </li><li> Mientras se agita la muestra, se disuelven 4,0 mg de persulfato de amonio en 0,5 ml de agua desionizada y desgasificada. </li><li> Mezclar la solución de la muestra (de la etapa 1.2.7) y la solución de persulfato de amonio (de la etapa 1.2.8). </li><li> Se agita la solución durante 30 s, mientras que la introducción de gas Ar, tal como se menciona en el paso 1.2.5. </li><li> Cubrir la solución con papel de aluminio y guardar en el refrigerador (4 ° C) durante la noche. </li></ol></li><li> Preparación de sujeciones de los modelos <ol><li> Colocar 60 l de la solución de muestra (depaso 1.2.11) en una diapositiva cavidad. </li><li> Cubrir la solución con una cubierta de vidrio circular. Tenga cuidado de no atrapar burbujas de aire. </li><li> Retire el exceso de solución con una micropipeta y de laboratorio toallitas. </li><li> Sellar la muestra con pegamento. Deje que el pegamento se seque a temperatura ambiente (típicamente 6 h). </li><li> Preparar otra diapositiva llena de látex de 0,1% en peso de poliestireno (diámetro de partícula de 100 nm) la suspensión siguiendo los pasos 1.3.1-1.3.4. Esta diapositiva se utiliza como un estándar. </li></ol></li></ol> 2. Tamaño de Partícula de medición con una dispersión microscopio de luz dinámica <ol><li> Optimización del instrumento <ol><li> Colocar el portaobjetos suspensión de látex de poliestireno (de la etapa 1.3.5) en la platina del microscopio invertido. La parte cubierta de vidrio debe quedar hacia abajo. </li><li> Colocar un amortiguador de haz delante del detector (un fotodiodo de avalancha y un autocorrelador). </li><li> Aplicar un haz de láser (láser de estado sólido, λ = 488 nm, 30 mW, continuode onda) a la muestra a través de una lente de objetivo (10 ×). Una parte de la luz reflejada pasa a través de un espejo lanzamiento del microscopio y se observa por una cámara CCD montada en el puerto del lado del microscopio (Figura 1). </li><li> Ajuste la altura de la lente del objetivo para ajustar el punto focal en la suspensión de la muestra al cambiar la altura de la lente del objetivo de la posición de baja a alta. Durante este procedimiento, la imagen reflejada se centra en tres ocasiones: en la superficie del vidrio de cubierta, en la interfaz entre el vidrio de cubierta y la muestra, y en la interfaz entre la muestra y el cristal agujero de diapositivas. Establecer el punto focal entre los puntos segundo y tercero. </li><li> Atenuar la intensidad de la luz dispersada por el cambio de la potencia del láser. </li><li> Introducir la luz dispersada en el detector mediante la eliminación de la compuerta de haz delante del detector. Esta unidad mide la correlación temporal de la intensidad de la luz. </li><li> Establecer un agujero de alfiler (φ = 50 micras) between el microscopio y el detector para lograr el efecto confocal. Ajustar la posición del agujero de alfiler para maximizar la intensidad de la luz en el detector. </li><li> Medir la función de correlación en el tiempo de la intensidad de la luz dispersada durante 30 s mediante el inicio de la operación del correlador través de un ordenador. La función de correlación se mide a menudo se expresa como g (2) (t) - 1, donde t es el tiempo de correlación y 4 <img alt="Ecuación 1" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq1.jpg"> . Aquí, I (t) es la intensidad de la luz dispersada en el momento t, y (•••) T es un promedio de tiempo. El tiempo de caída será de aproximadamente 0,1 ms. </li><li> Ajustar el punto focal para obtener una amplia gama para la amplitud inicial de la función de correlación en el tiempo (g (2) (t = 0) - 1). NOTA: La amplitud inicial es fuertemente afectada por la cantidad de luz reflejada. Moviendo el punto focal de remolqueARD El interfaz entre el vidrio de cubierta y la muestra, aumenta la cantidad de luz reflejada. Para fuertes dispersores de luz, tales como látex de poliestireno, la amplitud inicial puede ser alterada de 0 a 1. Sin embargo, es difícil establecer la amplitud inicial cerca de 1 para las soluciones de polímero más comunes porque la intensidad de la luz reflejada es mucho mayor que la de la luz dispersada. </li><li> Aplicar la inversa de Laplace de transformación (mediante el programa de regularización limitado CONTIN 13,14) a la función de correlación en el tiempo obtenido para adquirir la función de distribución de tamaño. En los casos en que la amplitud inicial se establece en menos de 0,2, la función de distribución de la radio hidrodinámico mostrará un fuerte pico alrededor de 100 nm, que es dos veces el radio real (véase la discusión para más detalles). </li></ol></li><li> medición de la muestra <ol><li> Ajuste la temperatura de la etapa a 25 ° C. </li><li> Coloque una diapositiva preparada con poli-ingreso y producción solut (PNIPA)ion (etapa 1.3.4) en la platina del microscopio. </li><li> Medir la función de correlación en el tiempo de la intensidad de la luz dispersada por los siguientes pasos 2.1.4-2.1.8. Si la amplitud inicial es mayor que 0,2, ajustar el punto focal para que la amplitud inicial de la función de correlación de tiempo inferior a 0,2 siguiendo el paso 2.1.9. Una pequeña amplitud inicial simplifica el análisis. </li><li> Ajuste la temperatura de la etapa a 35 ° C y espere hasta que la solución se vuelve turbia. La temperatura de solución crítica inferior (LCST) de solución PNIPA es de 32 ° C 15. </li><li> Medir la función de correlación en el tiempo siguiendo los pasos 2.1.4-2.1.8. Si es posible, ajustar la posición del punto focal para hacer la amplitud inicial de la función de correlación de tiempo inferior a 0,2. Para las soluciones turbias, sus amplitudes iniciales tienden a aumentar, ya que la intensidad de los dispersos luz aumenta mientras que la de la luz reflejada se mantiene constante. </li><li> Aplicar la inversa de Laplace Transformatia las funciones de correlación de tiempo obtenidos para obtener las funciones de distribución de tamaño. Tenga en cuenta que el tamaño real es la mitad del valor obtenido en el caso de que la amplitud inicial es menor que 0,2. </li></ol></li></ol>

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

La amplitud inicial de la función de correlación de tiempo depende en gran medida del punto focal, tal como se muestra en la Figura 2 (a). Esta aparentemente contradice el hecho de que la solución es homogénea (a excepción de la capa delgada en la interfaz) 8. Esta variación en la amplitud inicial se atribuye a una variación en la cantidad de luz reflejada. La teoría heterodino parcial 16 predice que la amplitud inicial, A, la intensidad de la luz dispersada, yo s, y la intensidad de la luz reflejada, I r, satisface la siguiente ecuación 1 <img alt="Ecuación 2" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq2.jpg"> Esta ecuación muestra que la mayor I r se convierte, el más pequeño se convierte en A. Por lo tanto, A se reduce en un ajuste de la posición focal cerca de la interfaz. La aparente constante de difusión D A can obtenerse mediante el ajuste de la función de correlación en el tiempo en el caso de soluciones monodispersas: <img alt="Ecuación 3" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq3.jpg"> dónde <img alt="Ecuación 4" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq4.jpg"> . Aquí, n es el índice de refracción del disolvente (agua, 1,33), θ es el ángulo dispersa (180 °), y λ es la longitud de onda de la luz (514,5 nm). Desde aplicamos la geometría de retrodispersión, el valor de q es fijo. Sin embargo, este punto se resuelve mediante el uso de diferentes longitudes de onda de la luz. Tenga en cuenta que cualquier tipo de fuente de láser de onda continua está disponible para construir el microscopio DLS. Gracias al pequeño volumen irradiado, el factor de coherencia 17 se estima en más de 0,99 y es insignificante. Para soluciones polidispersos, la función de distribución de D A se obtiene por la transformación inversa de Laplace. º parciales heterodyneEory también predice que D A no es la misma que la constante de difusión real D. Estas dos constantes de difusión satisfacen la siguiente ecuación: <img alt="Ecuación 5" src="/files/ftp_upload/54885/54885eq5.jpg"> La constante de difusión D se convierte en el hidrodinámico h radio R utilizando la ecuación de Einstein-Stokes 4. Cuando a = 1, esta relación se convierte en D A = D. En este caso, el proceso de conversión de datos es el mismo que el de la dispersión dinámica de luz común. La línea roja muestra en la Figura 2 (b) corresponde a este caso. Por el contrario, esta relación se convierte en D A = 0,5 D en el límite de A → 0. Por lo tanto, el tamaño se estima que es dos veces mayor que el tamaño real cuando A es pequeña (prácticamente, a menos de 0,2), como se muestra por la línea azul de la figura 2 (b) A es significativamente pequeña, el eje horizontal puede ser desplazado, como se muestra en la Figura 2 (c). En principio, se puede convertir en D A D para cualquier valor de a. En la práctica, sin embargo, es mejor para establecer la amplitud inicial menor que 0,2, ya que la aproximación simple D A ~ 0,5 D es cierto. Las características destacadas de la técnica de dispersión de luz dinámica microscopio se demostró usando una solución PNIPA. La conformación de PNIPA debajo y por encima de la LCST se ha estudiado ampliamente el uso de neutrones de ángulo pequeño de dispersión 15,18. Por el contrario, la dispersión dinámica de la luz no se ha utilizado para el análisis de PNIPA por encima de la LCST debido a su turbidez 19. Este problema se resuelve por el microscopio dispersión de luz dinámica, como se muestra en las figuras 3 (a) y (b). El tamaño de estos agregados es de varios y# 181; m, lo que no puede obtenerse por cualquiera de pequeña rayos X de ángulo / dispersión de neutrones o técnicas de dispersión de luz convencionales. mediciones de tiempo de resolverse utilizando este sistema dan información sobre el proceso de agregación durante el cambio de temperatura. El inconveniente del microscopio dispersión de luz dinámica también se ilustra en la Figura 3. Para el resultado por debajo de la LCST, la función de correlación en el tiempo está fuertemente afectada por la muy pequeña cantidad de polvo presente (las líneas negras en la Figura 3). Por ejemplo, la función de correlación en el tiempo no se descompone por completo, incluso con tiempos de correlación en el orden de 1,0 s. Esto se debe a que el volumen irradiado con este aparato (aproximadamente 1,0 m) es significativamente menor que la irradiada con el aparato de dispersión de luz dinámica habitual (aproximadamente 100 micras). En los casos en que la intensidad de la luz dispersada es débil, la señal es oscurecida por el ruido, como la causada por salameda cantidades de polvo en la solución. Por lo tanto, los tres picos que se muestran en la Figura 3 (b) no pueden tener importancia cuantitativa aunque el orden general de que el tamaño es significativa. Tenga en cuenta que un dispersor tan débil se puede medir mediante un aparato de dispersión dinámica de luz convencional. Hemos demostrado que el microscopio dispersión de luz dinámica nos permite medir muestras tanto transparentes y turbios con la misma configuración. Dado que la longitud del camino óptico en las muestras es corto, esta técnica se puede aplicar a fuertes muestras absorbentes de la luz, tales como suspensiones de nanotubos de carbono 20. Además, debido a su alta resolución espacial, esta técnica se puede aplicar a las células biológicas. Para su aplicación a la biología, este método también se puede combinar con otras técnicas de imagen, tales como la fluorescencia y formación de imágenes Raman. Por lo tanto, creemos que el microscopio dispersión de luz dinámica es una poderosa herramienta para una amplia gama de campos de investigación.

El tamaño de partícula es una de las propiedades más fundamentales de las soluciones coloidales y poliméricas. Se utilizan numerosas técnicas para medir el tamaño de las partículas. Los tamaños de partícula de 1,0 μm o más se pueden medir directamente con un microscopio óptico. Para partículas más pequeñas, se utilizan técnicas alternativas, como la difracción láser, la microscopía electrónica o la microscopía de fuerza atómica2,3. La dispersión dinámica de la luz es una técnica comúnmente utilizada para la medición de las distribuciones del tamaño de partícula en soluciones4. Los resultados obtenidos mediante esta técnica no se derivan de imágenes de las partículas, sino del tiempo característico de las fluctuaciones en la intensidad de la luz dispersa. Estas fluctuaciones se originan en el movimiento browniano, que se caracteriza por una constante de difusión. La distribución de tamaños se obtiene a partir de la distribución de las constantes de difusión utilizando la ecuación de Einstein-Stokes. Debido a su simplicidad, la dispersión dinámica de la luz se usa ampliamente para la evaluación rutinaria de soluciones, como pinturas y coloides de alimentos.
El pretratamiento es necesario para la mayoría de las técnicas utilizadas para la medición del tamaño de partícula de muestras de solución. En el caso de la microscopía electrónica y la microscopía de fuerza atómica, la muestra debe analizarse en condiciones de vacío. Por lo tanto, es difícil observar las muestras en sus formas nativas. Además, para la difracción láser y la dispersión dinámica de la luz, solo se pueden medir muestras diluidas que están libres de dispersión múltiple y absorción de luz. Para superar esta dificultad, se han propuesto varias técnicas nuevas para la medición de la dispersión dinámica de la luz a partir de soluciones concentradas sin diluir, como la espectroscopia de correlación cruzada5,6, la dispersión dinámica de la luz de baja coherencia7,8, la espectroscopia de ondas difusoras9,10 y la microscopía dinámica diferencial11,12.
Hemos desarrollado un nuevo aparato llamado microscopio dinámico de dispersión de luz1. Este aparato nos permite medir muestras turbias sin dilución mediante un sistema óptico confocal en el que se elimina la dispersión múltiple mediante un agujero de alfiler. Sin embargo, el procedimiento de medición y el análisis de datos son ligeramente más complicados que los de los instrumentos disponibles en el mercado. Este vídeo explica en detalle el procedimiento de medición y el análisis de datos utilizando como ejemplo el análisis del polímero sensible a la temperatura, la poli(N-isopropilacrilamida).

<table><tbody><tr><td>N-isopropilacrilamida, 98%</td><td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.</td><td>I0401</td><td></td></tr><tr><td>tolueno, 99%</td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd.</td><td>201-01876</td><td></td></tr><tr><td>éter de petróleo, temperatura de destilación 30 ~ 60 & deg; C</td><td>Wako Industrias Químicas Puras, Ltd.</td><td>169-22565</td><td></td></tr><tr><td>N,N,N',N'-tetrametiletilendiamina, 99%</td><td>Sigma</td><td>T9281</td><td></td></tr><tr><td>persulfato de amonio, 98%</td><td>Sigma</td><td>248614</td><td></td></tr><tr><td>suspensión de látex de poliestireno, 1 peso en pesoDuke</td> <td>Scientific Corporation</td><td>3500A</td><td></td></tr><tr><td>argón</td><td>Koike Sanso Kogyo Co., Ltd.</td><td></td><td>pureza > 99.999 vol.%</td></tr><tr><td>portaobjetos de cavidad</td><td>Matsunami Glass Ind.,Ltd.</td><td>83-0336</td><td></td></tr><tr><td>microscopio invertido</td><td>Nikon Instech Co., Ltd.</td><td>ECLIPSE Ti-U</td><td></td></tr><tr><td>Thermo Plate</td><td>Tokai Hit CO.,Ltd</td><td>TP-108R-C</td><td></td></tr><tr><td>Láser de estado sólido</td><td>Fotodiodo de</td> avalancha <td>coherente OBIS 488LX</td><td></td></tr><tr><td></td><td>ALV-GmbH</td><td>ALV-High Q.E. Correlacionador de fotodiodo</td><td></td>de avalancha</tr><tr><td></td><td>ALV-GmbH</td><td>ALV-5000/EPP</td><td></td></tr></tbody></table>

medición de tamaño de partícula de distribución en turbias soluciones por dynamic light scattering microscopía

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

Se describe un protocolo para medir la polidispersidad de soluciones poliméricas concentradas utilizando dispersión dinámica de la luz. La dispersión dinámica de la luz es una técnica utilizada para medir la distribución del tamaño de soluciones poliméricas o partículas coloidales. Aunque esta técnica es ampliamente utilizada para la evaluación de soluciones poliméricas, es difícil medir el tamaño de partícula en soluciones concentradas debido al efecto de dispersión múltiple o a la fuerte absorción de luz. Por lo tanto, las soluciones concentradas deben diluirse antes de la medición. La implementación del componente óptico confocal en un microscopio dinámico de dispersión de luz1 ayuda a superar esta barrera. Con un sistema microscópico de este tipo, tanto los sistemas transparentes como los turbios pueden analizarse bajo la misma configuración experimental sin dilución. Como ejemplo representativo, se realizó una medición de la distribución de tamaños de una solución polimérica sensible a la temperatura. Los tamaños de las cadenas poliméricas en una solución acuosa eran de varias decenas de nanómetros a una temperatura por debajo de la temperatura crítica más baja de la solución (LCST). Por el contrario, los tamaños aumentaron a más de 1,0 μm cuando estaban por encima del LCST. Este resultado es consistente con la observación de que la solución se tornó turbia por encima del LCST.

Funciones de tiempo de correlación de la intensidad de la luz dispersada para una suspensión de látex de poliestireno (radio de la partícula: 50 nm) se midieron en diferentes puntos focales, como se muestra en la Figura 2 (a). Estas funciones de correlación se convirtieron en las funciones de distribución del radio hidrodinámico por la transformación inversa de Laplace (se refieren a la figura 2 (b) y (c)). Utilizando el mismo procedimiento, las funciones de correlación de tiempo y funciones de distribución del radio hidrodinámico de la solución PNIPA se obtuvieron a 25 ° C y 35 ° C, respectivamente. Las figuras 3 (a) y (b) muestran las funciones de correlación de tiempo de la intensidad de la luz dispersada y las correspondientes funciones de distribución de tamaño de la solución por debajo de PNIPA (25 ° C) y superior (35 ° C) de la LCST. Las funciones de distribución de tamaño se obtuvieron mediante la transformación inversa de Laplace seguido de lacorrección de la heterodino parcial. El radio hidrodinámico promedio por debajo de la LCST es de varias decenas de nanómetros, lo cual es típico para las soluciones de polímero. En contraste, el radio hidrodinámico por encima de la LCST es de aproximadamente 1,0 micras. Este resultado es consistente con el hecho de que la solución está turbia por encima de la LCST. Las líneas rojas y azules en la Figura 3 representan la distribución del tamaño de las soluciones PNIPA obtiene inmediatamente después y 20 minutos después de que la solución se volvió turbia, respectivamente. La Figura 3 (b) indica claramente el crecimiento de la agregación. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54885/54885fig1.jpg"> Figura 1. Esquema del microscopio dispersión de luz dinámica. Pinhole (PH), divisor de haz (BS), polarizador (Pol) y un fotodiodo de avalancha (APD). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54885/54885fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver</a>una versión más grande de esta figura. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54885/54885fig2.jpg"> Figura 2. Los resultados representativos para una suspensión de látex de poliestireno. (A) Tiempo de funciones de correlación de la intensidad de la luz dispersada por la suspensión de látex de poliestireno. El radio nominal es 50 nm y la concentración es 0,1% en peso. Dos conjuntos de datos se obtuvieron a partir de diferentes puntos de dispersión. (B), (c) correspondientes funciones de distribución de tamaño de la suspensión de látex de poliestireno obtenidos por la inversa de Laplace transformación de (a). La línea roja corresponde a la función de correlación en el tiempo cuya amplitud inicial es de aproximadamente 1,0, y la línea azul corresponde a la que con una amplitud inicial que es de aproximadamente 0,2. En el eje horizontal se calcula sin (b) y con (c) teniendo en cuenta el efecto de heterodino parcial (PHD) cuando A &lt;&lt; ; 1. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54885/54885fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> <img alt="figura 3" src="/files/ftp_upload/54885/54885fig3.jpg"> Figura 3. Los resultados representativos para una solución PNIPA. (A) Tiempo de funciones de correlación de la intensidad de la luz dispersada por la solución PNIPA. (B) funciones de distribución de tamaño correspondiente para la solución PNIPA obtenido por la transformación inversa de Laplace de (a). En el eje horizontal se calcula teniendo en cuenta el efecto de heterodino parcial para cada conjunto de datos. La línea de color negro representa los datos obtenidos a 25 ° C. La línea roja representa los datos obtenidos a continuación de la solución se volvió turbia (35 ° C). La línea azul representa los datos obtenidos después de una medición de 20 min de la línea roja./54885/54885fig3large.jpg "Target =" _ blank "&gt; Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Se presenta un protocolo para la medición directa de la distribución del tamaño de partícula en soluciones concentradas utilizando microscopía de dispersión de luz dinámica.

Medición de Tamaño de Partícula de distribución en turbias Soluciones por Dynamic Light Scattering Microscopía

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

El objetivo general de este experimento es demostrar que la dispersión dinámica de la luz y la microscopía confocal se pueden utilizar para medir la distribución del tamaño de partícula en soluciones turbias sin dilución. Esta es la configuración del microscopio dinámico de dispersión de luz. Tiene un láser de estado sólido capaz de funcionar con ondas continuas de 30 milivatios a 488 nanómetros.También hay un fotodiodo de avalancha, un autocorrelador conectado a una computadora para mediciones. El microscopio invertido en la configuración tiene una etapa con un regulador de temperatura. La caja contiene el resto de los elementos ópticos necesarios para el experimento.Este esquema proporciona una vista más completa del diseño de la configuración. Después de dar forma al perfil del haz, el haz se introduce en el microscopio. La dispersión de la luz se obtiene con una geometría de retrodispersión y se guía a un detector.Un espejo de lanzamiento permite observar parte de la luz reflejada a través de una cámara CCD. Las muestras para el experimento deben prepararse con un día de anticipación. La preparación de la muestra requiere 20 mililitros de agua desgasificada y desionizada, así como NIPA purificado.Además, requiere pequeñas cantidades de TMEDA y persulfato de amonio. Los pasos de preparación también hacen uso de un baño de agua helada en un agitador, dos recipientes de reacción, papel de aluminio y una fuente de flujo de gas argón. Comience midiendo 9,5 mililitros de agua desgasificada y desionizada en un recipiente de reacción.Agrega el NIPA al agua. A continuación, mueva el recipiente de reacción al baño de agua helada en el agitador y agregue la varilla de agitación. Use papel de aluminio para cubrir el baño y el recipiente para proteger la reacción de la luz.Utilice una punta de pipeta conectada a la fuente de argón para organizar un flujo moderado de argón en la solución. Encienda el agitador para remover suavemente la solución durante 10 minutos. A continuación, utilice una micropipeta para medir 11,9 microlitros de TMEDA.Brevemente, retire el papel de aluminio para agregar el TMEDA a la solución y luego continúe revolviendo bajo gas argón durante un minuto más. Mientras se agita la muestra, trabaje con el segundo recipiente de reacción. Coloque 4 miligramos de persulfato de amonio en el recipiente.A continuación, añade 0,5 mililitros de agua desgasificada y desionizada. Cuando el persulfato de amonio se haya disuelto, agregue la solución a la solución de muestra y continúe agitando durante 30 segundos bajo flujo de argón. Después de 30 segundos, retire el recipiente de reacción del baño de hielo y agitador.En preparación para el almacenamiento, cubra el recipiente con papel de aluminio, mueva la solución a un refrigerador para almacenarla a cuatro grados centígrados durante la noche antes de usarla. Después de recuperar la solución de muestra, prepárela para usarla con el microscopio. Tenga a mano dos portaobjetos de cavidad, dos cubiertas circulares de vidrio y pegamento adecuado, para hacer una muestra y un portaobjetos de referencia estándar.Para el portaobjetos de muestra, mida 60 microlitros de la solución de muestra. Coloque la solución en uno de los portaobjetos de la cavidad. Cubra la solución con una cubierta circular, teniendo cuidado de no atrapar burbujas de aire.Retire el exceso de solución con una micropipeta y toallitas de laboratorio. Luego, aplique pegamento en el perímetro de la cubierta para sellar el portaobjetos de solución. A continuación, cree una referencia estándar.Para ello, utilice una solución de látex de poliestireno al 0,1 por ciento en peso. En el portaobjetos de la segunda cavidad, agregue 60 microlitros de la solución de látex de poliestireno, cúbrala con una cubierta de vidrio y asegúrese de que no queden burbujas atrapadas. Después de eliminar el exceso de solución, aplique pegamento para sellar la solución en el portaobjetos.Para ambos portaobjetos, deje que el pegamento se seque a temperatura ambiente. En este punto, lleve el portaobjetos de referencia al microscopio invertido equipado con una lente de objetivo 10 veces y colóquelo en la platina del microscopio. La cubierta de vidrio debe mirar hacia abajo.Continúe colocando un amortiguador de haz frente al detector. A continuación, aplique el rayo láser a la muestra a través de la lente del objetivo. Pasa a trabajar con la lente del objetivo.Ajuste la altura de la lente para establecer el punto focal. Visto con el CCD, a medida que el objetivo se eleva desde su posición más baja, la imagen reflejada se enfocará primero en la superficie del cubreobjetos. A continuación, se centrará en la interfaz entre el cubreobjetos y la muestra.Se enfocará por tercera vez en la interfaz entre la muestra y el cristal del portaobjetos. Establezca el punto focal entre la interfaz de muestra de portada y la interfaz de diapositiva de muestra. Atenúa la luz dispersa reduciendo la potencia del láser.A continuación, retire el bloque de haz para introducir luz dispersa en el detector. Cuando esté listo, inicie una medición de correlación de tiempo de 30 segundos a través de la computadora de control. A continuación, ajuste el punto focal del microscopio antes de repetir la medición.Utilice varios puntos focales para obtener un amplio rango para la amplitud inicial de la función de correlación de tiempo. Cuando se hayan recopilado suficientes datos, coloque un amortiguador de haz frente al detector. En el microscopio, retire el portaobjetos de referencia estándar.Comience el proceso de medición de muestras con una platina de microscopio vacía y ajuste la temperatura a 25 grados centígrados. A continuación, coloque el portaobjetos de muestra preparado en el platón con la tapa hacia abajo. Ajuste la altura de la lente del objetivo para identificar la interfaz de muestra de cubierta.Ajústelo aún más para encontrar la interfaz de diapositiva de muestra. Para la medición, establezca el punto focal entre estas dos posiciones. Retire el amortiguador de haz de delante del detector.En la computadora, realice una medición de correlación de tiempo de 30 segundos. A continuación, ajuste la temperatura del escenario a 35 grados centígrados. Dado que esta temperatura templada está por encima de la temperatura crítica más baja de la solución, la solución pasará de clara a turbia.Realice otra medición de la función de correlación de tiempo. Aquí están las funciones de correlación de tiempo para la suspensión de látex de poliestireno estándar en dos puntos focales diferentes. La curva roja corresponde a una función de correlación temporal cuya amplitud inicial es aproximadamente uno.La curva azul corresponde a una amplitud inicial de aproximadamente 0,2. Esta es la distribución de tamaño obtenida por la transformada inversa de Laplace de los datos con una amplitud inicial de 0,2. El cálculo tiene en cuenta el efecto de la heterodina parcial.El radio nominal de la partícula es de 50 nanómetros. Estas funciones de correlación de tiempo son para poli(NIPA) por debajo y por encima de la temperatura crítica de la solución más baja. La curva negra corresponde a una medición a 25 grados centígrados.La curva roja corresponde a una medición a 35 grados centígrados, e inmediatamente después de que la solución se volviera turbia. La curva azul es para una medición a 35 grados Celsius, 20 minutos después de que la solución se volvió turbia. Estas son las distribuciones de tamaño asociadas con cada una de las condiciones de medición.Por debajo de la temperatura crítica más baja de la solución, el radio hidrodinámico promedio es de varias décimas de nanómetros. Por encima de la temperatura crítica, el tamaño es de aproximadamente 1 micrómetro. El cambio en las curvas con el clima y el templado sugiere el crecimiento de la agregación.

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Research

Investigación

JoVE Journal

Chemistry

Química

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