La microscopia confocale viene utilizzato per immagini miscele colloide-polimero quiescenti e fluenti, che vengono studiati come sistemi modello per sospensioni interessanti. Algoritmi di analisi dell'immagine sono utilizzati per calcolare le metriche strutturali e dinamici per le particelle colloidali che misurano le variazioni dovute al confino geometrica.
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Articolo metodologico
Imaging confocale di confinati riposo e fluenti miscele colloidali e polimeri
* These authors contributed equally
In questo articolo
Sommario
Abstract
Il comportamento di sospensioni colloidali confinati con interazioni interparticellari attraenti è fondamentale per il disegno razionale di materiali per il montaggio diretto 1-3, drug delivery 4, 5-7 migliorato recupero di idrocarburi, e elettrodi fluidi di immagazzinamento 8. Sospensioni contenenti colloidi fluorescenti e polimeri non adsorbenti sono interessanti sistemi modello, come il rapporto tra il raggio di girazione polimero al raggio delle particelle e la concentrazione del controllo polimero rispettivamente l'intervallo e la forza di attrazione interparticellare,. Sintonizzando le proprietà del polimero e la frazione volumetrica dei colloidi, fluidi colloidali, fluidi di cluster, gel, cristalli e vetri possono essere ottenuti 9. Microscopia confocale, una variante di microscopia a fluorescenza, permette un campione otticamente trasparente e fluorescente da acquisire con elevata risoluzione spaziale e temporale in tre dimensioni. In questa tecnica, un piccolo foro o fessura blocca la luce fluorescente emessa dalle regioni del campione che sono al di fuori del volume focale del sistema ottico del microscopio. Di conseguenza, solo una sezione sottile del campione nel piano focale viene esposta. Questa tecnica è particolarmente adatta per sondare la struttura e la dinamica in sospensioni colloidali dense a scala singola particella: le particelle sono abbastanza grandi da essere risolto utilizzando luce visibile e diffondono abbastanza lentamente da catturare a velocità di scansione tipiche dei sistemi confocali commerciali 10 . Miglioramenti nella velocità di scansione e algoritmi di analisi hanno inoltre consentito confocale imaging quantitativo di sospensioni fluide 11-16,37. In questo lavoro, dimostriamo esperimenti di microscopia confocale per sondare il comportamento di fase confinata e fluidità di miscele colloide-polimero. Per prima cosa prepariamo collmiscele oid-polimero che sono densità e indice di rifrazione abbinati. Poi, riportiamo un protocollo standard per l'imaging miscele colloide-polimero densi quiescenti sotto diversi confinamento nelle cellule a forma di cuneo sottili. Infine, dimostriamo un protocollo per l'imaging miscele colloide-polimero durante il flusso microcanali.
Introduzione
Questo documento dimostra (a) confocale di miscele colloide-polimero quiescenti e fluenti confinati in due e tre dimensioni e (b) particelle di monitoraggio e correlazione analisi delle immagini risultanti per ottenere informazioni quantitative sul comportamento di fase e proprietà di flusso.
Sospensioni colloidali con interazioni interparticellari interessanti appaiono ubiquitariamente in applicazioni tecnologiche come materiali per il montaggio diretto 1-3, la consegna della droga 4, migliorato 5-7 il recupero di idrocarburi e stoccaggio di energia 8. Una caratteristica comune di queste applic....
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Protocollo
1. Preparazione di miscele colloidali e polimeri
Nota: Questo protocollo utilizza poli (metilmetacrilato) (PMMA) particelle, stericamente stabilizzati usando poli (acido 12-idrossistearico) e marcato con un colorante fluorescente (come Nilo Rosso, rodamina B, o fluoresceina), che sono stati sintetizzato seguendo uno standard ricetta 52.
- Preparare un w / w miscela di cicloesil bromuro (CXB) e decaidronaftalene (DHN) come uno stock di solvente 3:1. Questa miscela corrisponde quasi la densità e l'indice di rifrazione delle particelle. Aggiungere un sale organico, cloruro di tetrabutilammonio (TBAC) 46, a ....
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Risultati
Per dimostrare confocale e particelle-tracking, abbiamo studiato l'effetto del confinamento sul comportamento di fase di miscele colloide-polimero 63-65. Per questi esperimenti il diametro colloide era 2 a = 0,865 micron. La frazione di volume colloide è fissato a Φ = 0,15 e la concentrazione del polimero c p è stata variata 0-23,6 mg / ml. Immagini confocali rappresentativi sono riportati nella Figura 2 63, colonna a sinistra. Dalle posizioni delle.......
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Discussione
Sospensioni colloidali sono ampiamente studiati come modelli di comportamento di fase limitata, perché le particelle colloidali micron di dimensioni mostrano dinamiche notevolmente più lento di atomi e molecole e quindi possono essere facilmente esposte e monitorati nel tempo 10. Per questi studi fondamentali, capire l'effetto delle attrazioni interparticellari sul comportamento di fase confinata offre l'opportunità di esplorare fenomeni come la condensazione capillare ed evaporazione 21,22,67.
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Ricerca riportata in questa pubblicazione è stato sostenuto da una Università di Houston Nuova Facoltà Grant, una sovvenzione seme dal Centro Texas per la superconduttività e la Petroleum Research Fund American Chemical Society (52537-DNI).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Bromuro di cicloesile | Sigma Aldrich | 135194 | Numero CAS: 108-85-0, Peso molecolare = 163,06, Utilizzato in magazzino solvente |
| Decaidronaftalene | Sigma Aldrich | D251 | Numero CAS 91-17-8, Peso molecolare = 138,25, Utilizzato in magazzino solvente |
| Nile Red | Sigma Aldrich | 72485 | Colorante fluorescente |
| Fluoresceina 5(6)-isotiocianato | Sigma Aldrich | F3651 | Colorante fluorescente |
| Rodamina B | Sigma Aldrich | 83689 | Colorante fluorescente |
| Diffusione dinamica della luce | Brookhaven Instruments | Apparecchiature BI-APD | DLS utilizzate per la misurazione della dimensione delle particelle |
| Polistirene | Varian/Agilent | PL20138-23 | Polistirene (polimero) per indurre l'attrazione per l'esaurimento |
| Tetrabutil(cloruro di ammonio) (TBAC) | Sigma Aldrich | 86870 | sale monovalente |
| Adesivo UV | Adesivo Norland NOA | 68T | Codice 68T01 (adesivo polimerizzato UV) |
| VT Eye | Visitech | VT Scanner confocale per occhi | |
| VT Infinity | Visitech | VT | Microscopio scanner confocale |
| Infinity | Leica | DMI3000B | Centrifuga per microscopio invertito |
| Thermo Scientific | Sorvall ST 16 | 1-5.000 giri/min | |
| Tubi in teflon | piccole parti | SLTT 26-72 | Zeus PTFE Sublite Wall Tubing 26 AWG 0,016" ID x 0,003" |
| Wall Epoxy Devcon | DA051 | Siringa epossidica da 5 min | |
| Siringa | Micromate/Cadence | 5004 | con luer in metallo punta di blocco |
| Punte per siringhe | Nordson | 7018462 | 32 GA |
| Pompa a siringa | Sistema di pompaggio New Era Inc. | NE1002X | Pompa microfluidica programmabile (syringepump.com) |
| Bilancia | Mettler Toledo | AB204-S | 0,0001-220 g |
| Particelle di PMMA | Particelle colloidali sintetizzate | poli(metilmetacrilato) |
Riferimenti
- Shereda, L. T., Larson, R. G., Solomon, M. J. Local stress control of spatiotemporal ordering of colloidal crystals in complex flows. Physical Review Letters. 101, 038301-0310 (2008).
- Conrad, J. C., et al. Design....
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Ristampe e permessi
