Applicazione di tensione nell'analisi dinamica delle particelle di dispersione della luce

Il nostro protocollo studia i cambiamenti nei polimeri reattivi agli stimoli che vengono utilizzati nei sensori elettrochimici sotto una tensione applicata in soluzione e consente di osservare influenze nei polimeri reattivi agli stimoli. I vantaggi di questa tecnologia sono che è semplice e può essere utilizzata per osservare la dinamica del poli-NIPAM con tensione applicata. L'analisi di polimeri e particelle sotto una tensione applicata ha applicazioni in sensori, robotica morbida e accumulo di energia.

I nuovi tirocinanti dovrebbero fare attenzione a preparare attentamente il campione ed evitare bolle d'aria con cuvette per un'acquisizione ottimale dei dati. È facile essere disattenti con semplici tecniche analitiche, quindi fai attenzione poiché piccole modifiche nel protocollo potrebbero portare a dati variabili. Per preparare campioni per l'analisi DLS, sciogliere 10 milligrammi di polvere polimerica in 10 millilitri di acqua deionizzata filtrata e conservare la miscela a quattro gradi Celsius durante la notte.

Per preparare la cuvetta DLS, tagliare due pezzi da 6,3 millimetri per 7 centimetri da nastro di rame mono lateralmente e utilizzare una pinzetta per attaccare ogni pezzo di nastro ai lati opposti dell'interno di una cuvetta del campione DLS perpendicolare al percorso luminoso con il fondo del nastro vicino alla parte inferiore della cuvetta. Piegare i bordi del nastro di rame sopra la parte superiore della cuvetta assicurandosi che il nastro di rame sia vicino alla parte superiore della cuvetta per garantire un buon contatto elettrico. Quindi lavare la cuvetta tre volte con acqua deionizzata che tampona l'acqua in eccesso con una salvietta da laboratorio dopo l'ultimo lavaggio.

Per impostare i comandi dello strumento DLS, la mattina successiva, aggiungere 1,5 millilitri di acqua deionizzata alla cuvetta preparata e aggiungere due gocce di una soluzione standard alla cuvetta. Inserire la cuvetta sul supporto della cuvetta facendo in modo che la piccola freccia sopra la cuvetta sia allineata con il supporto della cuvetta e chiudere il coperchio. Selezionare la misura nel software dello strumento e impostare la temperatura sul punto di partenza sperimentale.

Dopo la misurazione, sciacquare la cuvetta e filtrare la soluzione di prova polimerica preparata nella cuvetta. Quindi caricare e misurare la cuvetta come appena dimostrato. Deve essere osservata una chiara misurazione della soluzione di prova iniziale.

Per impostare il protocollo di misurazione DLS, nel software dello strumento, selezionare il file e nuovo per impostare una nuova procedura operativa standard e fare clic sul tipo di misurazione per selezionare la tendenza, la temperatura e le dimensioni. In Materiale selezionare il materiale appropriato e l'indice di rifrazione. Sotto dispersante, selezionare il solvente appropriato.

In sequenza, impostare la temperatura iniziale e la temperatura finale sia per gli esperimenti di riscaldamento che di raffreddamento. Quindi deselezionare la casella di ritorno alla temperatura iniziale. Selezionare un intervallo per ogni variazione del passaggio di temperatura e sotto la misurazione delle dimensioni impostare il tempo di equilibrio.

Selezionare tre misurazioni in automatico per la durata della misurazione. Quindi salvare il protocollo e chiudere il file. Se si deve utilizzare la tensione applicata, selezionare due fili abbastanza sottili da adattarsi attraverso la piccola fessura sul bordo superiore destro dell'area del supporto della cuvetta DLS.

Togliere l'isolamento da un'estremità di un filo per facilitare il collegamento al potenziostato. All'estremità opposta dello stesso filo, saldare un morsetto di aligatore corto al filo e fissare il morsetto alla cuvetta. Bloccare il piombo potenziostatico di riferimento bianco e il contro-potentiostato rosso portare a uno dei fili preparati e bloccare il piombo potenziostatico di lavoro verde e il potenziostato di senso di lavoro blu portare all'altro filo preparato.

Lasciare galleggiare il controsenso arancione e i cavi potenziostatici a terra nera senza toccare altre attrezzature o materiali. All'interno della barra degli strumenti del software Gamry, fare clic su esperimento ed elettrochimica fisica E e selezionare la cronoamperometria. Impostare il pre-passo, il primo e il passo due di tensione rispetto al riferimento alla tensione applicata su tutto il campo della cuvetta.

Impostare la tensione su un volt rispetto al riferimento per tutti e tre i passaggi. Impostare sia il passaggio una volta che il secondo tempo per controllare per quanto tempo verrà applicata la tensione e impostare il periodo di campionamento per selezionare la frequenza con cui il grafico leggerà e registrerà i valori di corrente e tensione. Fare clic su OK. Verrà visualizzato un segno attivo che indica che la tensione viene applicata.

Nel software Malvern DLS fare clic su misura e quindi su Avvia SOP. Quando il testo nella parte inferiore della finestra del protocollo operativo standard legge la cella di inserimento e preme avvia quando è pronto, fare clic sul pulsante Start per avviare l'esperimento. Ogni output di file in tempo reale di ogni corsa nella rampa di temperatura può essere selezionato in modo indipendente per visualizzare la dimensione del volume e il coefficiente di correlazione.

I grafici di correlazione che hanno una curva generalmente liscia sono considerati di buona qualità, mentre i grafici non lisci o i dati di bassa qualità dovrebbero essere considerati per l'esclusione dall'analisi. Come osservato, il poli-NIPAM mostra un LCST a 30 gradi Celsius, una temperatura vicina ai valori descritti dalla letteratura. Senza tensione, il poli-NIPAM è in grado di aggregare e disaggregare all'interno dell'intervallo di temperatura testato tornando alle sue dimensioni originali e dimostrando la reversibilità prevista.

Con la tensione, il poli-NIPAM passa dall'essere solubile all'aggregazione ad una dimensione di 2.000 nanometri, quindi si riduce a una dimensione di circa 1.000 nanometri durante il raffreddamento, senza mai tornare allo stato solubile originale. Qui vengono mostrati i dati di corrente del poli-NIPAM con la tensione applicata e gli esperimenti di riscaldamento e raffreddamento corrispondenti ai dati precedenti. Per questo esperimento, 26 gradi Celsius era un punto chiave di transizione del poli-NIPAM in cui è stato osservato un cambiamento di fase con DLS.

A 40 gradi Celsius, la temperatura massima nella misurazione è stata raggiunta prima del ciclo di raffreddamento. Se la corrente non viene attentamente monitorata, i dati possono essere fraintesi e potenzialmente fraintesi. Ad esempio, in questa analisi, la tensione è stata applicata solo casualmente e sporadicamente con conseguente tendenza più simile alla nessuna condizione di tensione.

Lo standard è un indicatore utile della configurazione e della qualità dei dati. Risultati standard puliti mostrano che l'esperimento può essere completato con maggiori possibilità di successo. I ricercatori possono utilizzare questa procedura per testare il comportamento di aggregazione di polimeri o altri polimeri elettrochimicamente reattivi con tensione applicata.

Attualmente stiamo studiando perché lo spostamento LCST e perché si verifica il comportamento di aggregazione irreversibile. Ci aspettiamo che questa domanda scientifica fornisca una maggiore comprensione del comportamento LCST.