Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Confocale beeldvorming van Confined Quiescent en Vloeiende colloïd-polymeermengsels

11.7K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/51461

⸱

20 mei 2014

 ,  , 
1Chemical and Biomolecular Engineering Department, University of Houston

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

Confocale microscopie wordt gebruikt om beelden rustige en vloeiende colloïd-polymeer mengsels die worden bestudeerd als modelsystemen voor aantrekkelijke schorsingen. Beeldanalyse algoritmen worden gebruikt om structurele en dynamische parameters voor de colloïdale deeltjes die veranderingen vanwege geometrische opsluiting meten berekenen.

Samenvatting

Het gedrag van opgesloten colloïdale suspensies met aantrekkelijke interparticle interacties is essentieel voor de rationele ontwikkeling van materiaal voor gerichte assemblage 1-3, drug delivery 4, verbeterde winning van koolwaterstoffen 5-7, en vloeibare elektroden voor energie-opslag 8. Suspensies die fluorescente colloïden en niet-adsorberende polymeren aantrekkelijk modelsystemen, als de verhouding van het polymeer gyratiestraal de deeltjes radius en polymeerconcentratie hendel respectievelijk het traject en sterkte van de wisselwerking aantrekking,. Door het afstemmen van de polymeereigenschappen en de volumefractie van de colloïden, colloïde vloeistoffen, vloeistoffen clusters, gels, kristallen en glazen zijn verkrijgbaar 9. Confocale microscopie, een variant van fluorescentiemicroscopie, kan een optisch transparant en fluorescerende monster af te beelden met een hoge ruimtelijke en temporele resolutie in drie dimensies. In deze techniek wordt een klein gaatje of spleet blokkeert het uitgestraalde fluorescerend licht van gebieden van het monster die buiten het middelpunt volume van de microscoop optische systeem. Hierdoor wordt slechts een dunne deel van het monster in het brandvlak afgebeeld. Deze techniek is bijzonder geschikt voor de structuur en dynamica in dichte colloïdale suspensies sonde bij de enkele-deeltje schaal: de deeltjes groot genoeg worden opgelost met zichtbaar licht en diffunderen langzaam genoeg om te worden opgenomen bij typische scansnelheden commerciële confocale systemen 10 . Verbeteringen in scansnelheden en analyse algoritmes konden ook kwantitatieve confocale beeldvorming van vloeiende schorsingen 11-16,37. In dit artikel tonen we aan confocale microscopie experimenten om de opgesloten fasegedrag en de vloei-eigenschappen van colloid-polymeer mengsels sonde. We hebben eerst coll bereidenoid-polymeer mengsels die dichtheid en brekingsindex zijn afgestemd. Vervolgens brengen wij een standaard protocol voor het afbeelden van latente dichte colloid-polymeer mengsels onder wisselende opsluiting in dunne wigvormige cellen. Tot slot tonen we een protocol voor beeldvorming colloid-polymeer mengsels tijdens microchannel flow.

Inleiding

Dit document toont (a) confocale beeldvorming van rustende en stromende beperkt colloïd-polymeermengsels in twee en drie dimensies en (b) deeltjes-tracking en correlatie analyse van de resulterende afbeeldingen kwantitatieve informatie over het fasegedrag en stromingseigenschappen te verkrijgen.

Colloïdale suspensies met aantrekkelijke interparticle interacties lijken alomtegenwoordig in technologische toepassingen als materialen voor gerichte assemblage 1-3, drug delivery 4, verbeterde herstel koolwaterstof 5-7, en energieopslag 8. Een gemeenschappelijk kenmerk van deze applicaties is dat de deeltjes moet worden doorstroomd fijne geometrieën, zoals spuitdoppen, printkoppen, microkanalen, of poreuze media, en / of worden gevormd in dunne films of staven. Technieken die worden gebruikt om de structuur van microscopisch kleine colloïden in begrensde geometrieën, zoals elektronenmicroscopie 17,18, x-ray microscopie 19 en laser-diffractie m probeicroscopy 20 kan worden gebruikt om de structuur en dynamiek van deeltjes op microschaal te meten. Deze technieken hebben echter geen toegang tot de banen van afzonderlijke deeltjes, waarvan de structurele en dynamische metrieken worden berekend voor directe vergelijking met numerieke simulaties 21,22 toestaan.

Confocale microscopie is een variant van fluorescentiemicroscopie die beeldvorming van dunne secties van een fluorescent monster mogelijk maakt. Voor colloïdale wetenschap 10 Deze techniek is bijzonder nuttig voor de beeldvorming diep in dichte suspensies of in drie dimensies. Particle-tracking-algoritmen 23 toegepast op twee-of drie-dimensionale tijdreeksen van confocale microfoto leveren de trajecten van alle zichtbare deeltjes. Hierdoor is de combinatie van confocale microscopie van deeltjes tracking aangebracht op het fasegedrag, structuur en dynamica van colloïdale suspensies bestuderen, inclusief bestelde kristallen 24-27 en stoornised glazen 28-31 en gels 32-35.

Andere beeldanalyse algoritmes kunnen worden toegepast op deeltjes dynamiek meet van tijdreeksen van confocale microfoto. Zo kunnen diffusieve deeltje dynamiek bestudeerd door analyseren van de fluctuaties in intensiteit over de tijd via confocale microscopie differentiële dynamische 36. Wanneer de deeltjes verplaatsingen groter dan de wisselwerking afstand kan beeldcorrelatie 37 gebaseerd op stromingsvisualisatie 38-40 worden toegepast snelheidsprofielen van de deeltjes te meten. De combinatie van tracking en correlatie algoritmen heeft toegestaan ​​colloïdaal dynamiek te meten in systemen die een langzame en snelle doorstroming 11-16,41-45.

We maken gebruik van colloid-polymeer mengsels als modellen voor aantrekkelijke colloïdale suspensies 9. In deze mengsels, het bereik en de sterkte van de wisselwerking aantrekkelijke mogelijkheden worden via de verhoudingvan het polymeer gyratiestraal aan de straal van de deeltjes en de concentratie van het polymeer en de elektrostatische afstoting wordt via de toevoeging van een eenwaardig organisch zout 46. Omdat de wisselwerking interacties nauwkeurig kan worden afgesteld, is het stollen van deze mengsels uitgebreid onderzocht met confocale microscopie 34,47-51.

Hier laten we confocale beeldvorming en beeldanalyse 37 van rustende en stromende colloïd-polymeermengsels, waarbij het ​​colloïde volumefractie vaste gehouden bij Φ = 0,15, dat sonde het effect van de begrenzing op het fasegedrag en vloeieigenschappen van deze mengsels. Deze technieken zijn breed toepasbaar op systemen die deeltjes refractie-index zijn afgestemd en waarbij de deeltjes en / of oplosmiddel met een fluorescerende kleurstof worden gemerkt.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Bereiding van colloïdaal polymeermengsels

Opmerking: Dit protocol maakt gebruik van poly (methylmethacrylaat) (PMMA) deeltjes, sterisch gestabiliseerd met poly (12-hydroxystearinezuur) en gelabeld met een fluorescente kleurstof (zoals Nile Red, rhodamine B, of fluoresceïne), die werden bereid volgens een standaard Recept 52.

  1. Bereid een 3:01 w / w mengsel van cyclohexylbromide (CXB) en decahydronaftaleen (DHN) als voorraad oplosmiddel. Dit mengsel nagenoeg overeenkomt met de dichtheid en brekingsindex van de deeltjes. Voeg een organisch zout, tetrabutylammoniumchloride (TBAC) 46, om het oplosmiddel in een concentratie van 1,5 mM gedeeltelijk scherm de ladingen op de deeltjes.
  2. Om de dichtheid van de deeltjes nauwkeurig te kunnen bepalen, bereiden een suspensie bij benadering volumefractie Φ = 0,10 in de CXB: DHN oplosmiddel. Centrifugeer de suspensie bij 800 xg gedurende 75 min en voeg CXB of DHN druppelsgewijs aan het drijfvermogen te verbeterenmatching. In deze experimenten, de dichtheid van de PMMA deeltjes werd gemeten wordt ρ = 1,223 g / ml.
  3. Bereid een geconcentreerde voorraad schorsing van PMMA deeltjes (hier, Φ = 0,40) in de CXB: DHN oplosmiddelenmengsel.
  4. Bereid een geconcentreerde oplossing van lineair polystyreen (PS) in de CXB: DHN oplosmiddelmengsel. Hier werd een oplossing van PS molecuulgewicht Mw ≈ 3.000.000 is (gyrostraal r g = 15 nm) bereid concentratie c t ≈ 50 mg / ml.
  5. Meng Geschikte gewichten van het deeltje, polymeer en oplosmiddel stock mengsels suspensies formuleren de gewenste concentraties van deeltjes en polymeren.
    Opmerking: Hier, suspensies van monodisperse deeltjes worden voorbereid tegen constante colloïdale volumefractie Φ = 0,15 en variabele polymeer concentratie in de vrije volume 53 c p = 0,25 mg / ml, en bidispersed suspensies die twee maten van colloïdale deeltjes, with elke maat waarop een afzonderlijke fluorescent label, bereid op vaste totale colloïde volumefractie Φ = 0,15, volumefractie verhouding kleine deeltjes r = 0,50 en polymeerconcentratie in het vrije volume van 5 of 25 mg / ml.
  6. Na elke suspensie wordt bereid, voeg CXB of DHN druppelsgewijs en centrifugeer de monsters bij 800 g gedurende tenminste 75 minuten te bevestigen dat de deeltjes en clusters in de suspensie blijven drijfvermogen afgestemd.
  7. Equilibreer alle monsters gedurende ten minste 24 uur vóór plaatsbepalingen.

. 2 Quiescent Sample Experimenten: fasegedrag

  1. Om de bulkfase gedrag bepalen, fabriceren rechthoekige kamers van dekglaasjes (figuur 1a). Voor de colloïd-polymeermengsels in deze studie, kamers dikte h = 1 mm (de dikte van een microscoopglaasje set) geven massa gedrag.
  2. Toegang tot meerdere bevallingen in een microscopie experiment, fabriceren dunne wig-vormige kamers, met een dekglaasje als spacer aan een wig (Figuur 1b). De openingshoek van de kamer is <0,5 °, zodat in een gezichtsveld van de muren zijn bijna parallel. Een vertegenwoordiger kamer biedt toegang tot opsluiting diktes van h = 6 tot> 100 urn.
  3. Bouw kamers op een dekglaasje basis voor beeldvorming op een omgekeerde microscoop en afdichting met UV-uithardbare epoxy, die niet oplossen in het CXB-DHN oplosmiddelmengsel.
  4. Afbeelding monsters met behulp van een confocale microscoop. Dit protocol toont beeldvorming met een line-scanning confocale bevestigd aan een omgekeerde microscoop uitgerust met een 100x olie-immersie lens van de numerieke opening NA = 1,40.
  5. Excite de kleurstoffen met behulp van een laserbron. Hier golflengten λ = 491 of 561 nm worden gebruikt om de fluoresceïne en rhodamine / Nile Red kleurstoffen wekken, respectievelijk.
  6. In de punt-scansysteem, wordt een beeld door snel scannen van het brandpunt over het monster (in de x-y vlak) met de confocale software. Een twee-dimensionale afbeelding van 512 pixels x 512 pixels, die ongeveer 50 urn x 50 urn, kan in 1/32 seconde worden verkregen. Het verbeteren van de beeldkwaliteit door het gemiddelde van meerdere afbeeldingen of het verhogen van de acquisitie tijd.
  7. Zoek de bodem van de kamer (z = 0), bijvoorbeeld door te focussen op deeltjes gehecht aan de bodem. In deze opstelling, de hoogte (z) toe met toenemende aandacht in de kamer.
  8. Als voorbeeld, kenmerken het effect van de begrenzing op de dynamiek van de deeltjes door het verwerven van een 2-D tijdreeksen beelden (in het xy-vlak) en het middenvlak van de kamer. In een typisch experiment, 500 afbeeldingen van afmeting 512 pixels x 512 pixels worden verkregen tegen een frame rate van 1 beeld / sec (tijd spacing At = 1 sec).
  9. Als een tweede voorbeeld, kenmerken de 3-D structuur van deeltjes door het verwerven van een driedimensionale reeks beelden (x, y, z). In een typisch experiment, tweedimensionale afbeeldingen (512 pixels x 512 pixels) zijnverworven op meerdere z posities binnen de kamer, met een constante afstand van Az = 0,2 um tussen opeenvolgende beelden door een piëzo ingesteld. Een volume stapel die een dikte van h = 30 micrometer bevat dus 151 beelden.
  10. Lokaliseren en track deeltjes na verloop van tijd in 2-D of 3-D met behulp van-deeltje tracking software geschreven in IDL 23,54-56, MATLAB 57,58, LabView 59, of Python 60. Deze algoritmes typisch kan de middelpunten van de deeltjes in 40-50 nm worden opgelost. Succesvolle deeltje volgen noodzaakt dat de deeltjes bewegen dan de wisselwerking afstand tussen opeenvolgende frames.
  11. Van het deeltje posities, berekenen structurele en dynamische metrics. Drie handige metrics hier zijn de 3-D paar correlatie functie g (r) 61, de 2-D mean-squared verplaatsing (MSD) 58,62, en de 2-D zelf een deel van de van Hove correlatie functie G s ( x, t) 58. De laatste twee statistieken kan ook berekend worden in 3-D.

. 3 Vloeiende Experimenten: Flow Eigenschappen

  1. Vervaardig een eenvoudige stroomcel met een glazen microcapillair met vierkante doorsnede (100 urn x 100 um) die is aangebracht teflon buis. Gebruik dekglaasjes de capillaire steunen en mechanische stijfheid, zoals in het schema in figuur 7.
  2. Laad de colloïd-polymeer mengsel in een glazen injectiespuit. Bevestig de spuit aan een injectiepomp of een pneumatische vloeistof doseersysteem.
  3. Monteer de stroom cel setup op de omgekeerde microscoop. De injectiespuit, flow cel en uitlaat op dezelfde hoogte om het effect van de zwaartekracht op het stromingsprofiel minimaliseren.
  4. Controleer de stroomsnelheid van de suspensie door de stroomcel van de volumetrische stroomsnelheid (voor de spuitpomp) of de toegepaste druk (voor de drukbox). De gemiddelde snelheid van de suspensie in de microkanaal ook afhankelijk van de suspension formulering. Typische waarden van de maximale snelheid in het kwadraat microchannel hier gemeten zijn 200-2.000 um / sec.
  5. Tijdens stroming, het verwerven van een 2-D confocale tijdreeksen bij hoge framerates. Hier, 500 beelden van afmeting 512 pixels x 512 pixels worden verkregen tegen 32 frames / sec (tijd spacing Δ t = 1/32 seconde) op verschillende hoogten boven de bodem van het microkanaal (z = 0 pm) vinden z = 5 - 50 urn. Elk beeld beslaat ongeveer de helft van de dwarsafmeting (y) van het microkanaal, zoals in de inzet van figuur 7. Indien de deeltjes zichtbaar elliptische, verhogen de framesnelheid van verwerving.
  6. Zoals in rustige experimenten, zoekt de deeltjes in 2-D met standaard algoritmen voor het lokaliseren en volgen van deeltjes in IDL of MATLAB. Voor langzame stromen, waarin deeltjes bewegen minder dan de gemiddelde wisselwerking afstand tussen frames, gebruik het volgen algoritmen om de trajecten te verkrijgen.
  7. Gebruik beeldcorrelatie te calcUlate de snelheidsprofielen voor snelle stromen.
    1. Verdeel het beeld in horizontale beelden van constante hoogte (y) langs de stroomrichting (x). Twee opeenvolgende afbeeldingen 1 I (x, y) en I2 (x, y) verschuiven laatstgenoemde beeld met een factor Ax en berekent het kruis-covariantie tussen 1 I (x, y) en I2 (x + Ax, y).
    2. Identificeer de piekpositie van de histogram van Ax waarden kruis-covariantie tussen elk paar afbeeldingen maximaliseren om de gemiddelde snelheid advectieve op elke laterale positie y verkrijgen. Als deze verdeling is niet sterk piekte, verwerven beelden in een sneller frame rate.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Om confocale beeldvorming en particle tracking tonen, hebben we het effect van de bevalling op het fasegedrag van colloid-polymeer mengsels 63-65. Voor deze experimenten het colloïde diameter is 2 a = 0,865 urn. De colloïde volumefractie werd vastgesteld op Φ = 0,15 en de polymeerconcentratie c p werd gevarieerd 0-23,6 mg / ml. Representatieve confocale beelden worden getoond in figuur 2 63, linkerkolom. Uit het deeltje posities verkregen middels het vo...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Colloïdale suspensies worden op grote schaal bestudeerd als modellen voor beperkt fasegedrag, omdat microscopisch kleine colloïdale deeltjes vertonen beduidend langzamer dynamiek dan atomen en moleculen en kan dus gemakkelijk worden afgebeeld en gevolgd in de tijd 10. Voor deze fundamentele studies, het begrijpen van de werking van de wisselwerking attracties op beperkt fasegedrag biedt de mogelijkheid om fenomenen zoals capillaire condensatie en verdamping 21,22,67 verkennen. Daarnaast beperkt aan...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

Onderzoek gemeld in deze publicatie werd ondersteund door een Universiteit van Houston Nieuwe faculteit Grant, een zaad subsidie ​​van de Texas Center for Supergeleiding, en het Fonds American Chemical Society Petroleum Research (52537-DNI).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Cyclohexyl bromideSigma Aldrich135194CAS Number  108-85-0, Molecuulgewicht = 163,06, Gebruikt in stock solvent
DecahydronapthaleneSigma AldrichD251CAS Number 91-17-8, Molecuulgewicht = 138,25, Gebruikt in stock solvent
Nile RedSigma Aldrich72485Fluorescent kleurstof
Fluoresceïne 5(6)-isothiocyanaatSigma AldrichF3651Fluorescent kleurstof
Rhodamine BSigma Aldrich83689Fluorescent kleurstof
Dynamic Light Scattering Brookhaven InstrumentsBI-APDDLS-apparatuur gebruikt voor deeltjesgroottemeting
Polystyreen Varian/AgilentPL20138-23Polystyreen (polymeer) voor het induceren van depletie-aantrekkerkracht
Tetrabutyl(ammoniumchloride) (TBAC)Sigma Aldrich86870monovalent zout
UV LijmNorland AdhesiveNOA 68TOnderdeelnummer 68T01 (UV-uitgeharde lijm)
VT EyeVisitechVT Eyeconfocale scanner
VT InfinityVisitechVT Infinityconfocale scanner
Microscoop LeicaDMI3000BOmgekeerd microscoop
CentrifugeThermo ScientificSorvall ST 161-5.000 rpm
Teflon buissmallpartsSLTT 26-72Zeus PTFE Sublite Wall Tubing 26 AWG 0,016" ID x 0,003" Wall
EpoxyDevconDA0515 min epoxy
SpuitMicromate/Cadence5004glas spuit met metalen luer lock tip
Spuittips Nordson701846232 GA precisietips 
Spuitpomp New Era Pump System Inc.NE1002XProgrammeerbare microfluïdische pomp (syringepump.com)
WeegschaalMettler ToledoAB204-S0,0001-220 g
PMMA-deeltjesgesynthetiseerdpoly(methylmethacrylaat) colloïdale deeltjes

Referenties

  1. 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).
  2. Conrad, J. C., et al. Designing colloidal suspensions for directed materials assembly. Current Opinion in Colloid and Interface Science. 16, 71-79 (2011).
  3. Lewis, J. A. Direct ink writing of 3D functional materials. Advanced Functional Materials. 16, 2193-2204 (2006).
  4. Mishra, B., Patel, B. B., Tiwari, S. Colloidal nanocarriers: a review on formulation technology, types and applications toward targeted drug delivery. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine. 6, 9-24 (2010).
  5. Maitland, G. C. Oil and gas production. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 5, 301-311 (2000).
  6. Kelessidis, V., Maglione, R., Tsamantaki, C., Aspirtakis, Y. Optimal determination of rheological parameters for Herschel–Bulkley drilling fluids and impact on pressure drop, velocity profiles and penetration rates during drilling. J. Petrol. Sci. Eng. 53, 203-224 (2006).
  7. Ponnapati, R., et al. Polymer-functionalized nanoparticles for improving waterflood sweep efficiency: Characterization and transport properties. Industrial and Engineering Chemistry Research. 50, 13030-13036 (2011).
  8. Duduta, M., et al. Semi-solid lithium rechargeable flow battery. Advanced Energy Materials. 1, 511-516 (2011).
  9. Poon, W. C. K. The physics of a model colloid-polymer mixture. Journal of Physics: Condensed Matter. 14, (2002).
  10. Prasad, V., Semwogerere, D., Weeks, E. R. Confocal microscopy of colloids. Journal of Physics: Condensed Matter. 19, 113102-1110 (2007).
  11. Kogan, M., Solomon, M. J. Electric-field-induced yielding of colloidal gels in microfluidic capillaries. Langmuir. 26, 1207-1213 (2010).
  12. Frank, M., Anderson, D., Weeks, E. R., Morris, J. F. Particle migration in pressure-driven flow of a Brownian suspension. Journal of Fluid Mechanics. 493, 363-378 (2003).
  13. Isa, L., Besseling, R., Morozov, A. N., Poon, W. C. K. Velocity oscillations in microfluidic flows of concentrated colloidal suspensions. Physical Review Letters. 102, 058302-0510 (2009).
  14. Isa, L., Besseling, R., Poon, W. C. K. Shear zones and wall slip in the capillary flow of concentrated colloidal suspensions. Physical Review Letters. 98, (2007).
  15. Semwogerere, D., Morris, J. F., Weeks, E. R. Development of particle migration in pressure-driven flow of a Brownian suspension. Journal of Fluid Mechanics. 581, 437-451 (2007).
  16. Semwogerere, D., Weeks, E. R. Shear-induced particle migration in binary colloidal suspensions. Phys. Fluids. 20, (2008).
  17. Ramiro-Manzano, F., Bonet, E., Rodriguez, I., Meseguer, F. Layering transitions in confined colloidal crystals: The hcp-like phase. Physical Review E. 76, 050401-0510 (2007).
  18. Ramiro-Manzano, F., Meseguer, F., Bonet, E., Rodriguez, I. Faceting and commensurability in crystal structures of colloidal thin films. Physical Review Letters. 97, 028304-0210 (2006).
  19. Hilhorst, J., et al. hree-dimensional structure and defects in colloidal photonic crystals revealed by tomographic scanning transmission X-ray microscopy. Langmuir. 28, 3614-3820 (2012).
  20. Luo, Y. -Y., Hu, S. -X., Lu, Y., Mai, Z. -H., Li, M. Real time observation of partial dislocations in thin colloidal crystals. Applied Physics Letters. 95. 174107, (2009).
  21. Binder, K., Horbach, J., Vink, R. L. C., De Virgiliis, A. Confinement effects on phase behavior of soft matter systems. Soft Matter. 4, 1555-1568 (2008).
  22. De Virgiliis, A., Vink, R. L. C., Horbach, J., Binder, K. From capillary condensation to interface localization transitions in colloid-polymer mixtures confined in thin-film geometry. Physical Review E. 78, 041604-0410 (2008).
  23. Crocker, J. C., Grier, D. G. Methods of digital video microscopy for colloidal studies. J. Colloid Interface Sci. 179, 298-310 (1996).
  24. Gasser, U., Weeks, E. R., Schofield, A. B., Pusey, P. N., Weitz, D. A. Real-space imaging of nucleation and growth in colloidal crystallization. Science. 292, 258-262 (2001).
  25. Alsayed, A. M., Islam, M. F., Zhang, J., Collings, P., Yodh, A. G. Premelting at defects within bulk colloidal crystals. Science. 309, 1207-1210 (2005).
  26. Leunissen, M. E., et al. Ionic colloidal crystals of oppositely charged particles. Nature. 437, 235-240 (2005).
  27. Nagamanasa, K. H., Gokhale, S., Ganapathy, R., Sood, A. K. Confined glassy dynamics at grain boundaries in colloidal crystals. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108. , 11323-11326 (2011).
  28. Kaya, D., Green, N. L., Maloney, C. E., Islam, M. F. Normal modes and density of states of disordered colloidal solids. Science. 329, 656-658 (2010).
  29. Weeks, E. R., Crocker, J. C., Levitt, A. C., Schofield, A. B., Weitz, D. A. Three-dimensional direct imaging of structural relaxation near the colloidal glass transition. Science. 287, 627-631 (2000).
  30. Sarangapani, P. S., Schofield, A. B., Zhu, Y. Direct experimental evidence of growing dynamic length scales in confined colloidal liquids. Phys. Rev. E. 83, 030502-0310 (2011).
  31. Sarangapani, P. S., Schofield, A. B., Zhu, Y. Relationship between cooperative motion and the confinement length scale in confined colloidal liquids. Soft Matter. 8, 814-818 (2012).
  32. Dibble, C. J., Kogan, M., Solomon, M. J. Structure and dynamics of colloidal depletion gels: Coincidence of transitions and heterogeneity. Phys. Rev. E. 74, 041403-0410 (2006).
  33. Dibble, C. J., Kogan, M., Solomon, M. J. Structural origins of dynamical heterogeneity in colloidal gels. Phys. Rev. E. 77, 050401-0510 (2008).
  34. Lu, P. J., et al. Gelation of particles with short-range attraction. Nature. 453, 499-504 (2008).
  35. Hsiao, L. C., Newman, R. S., Glotzer, S. C., Solomon, M. J. Role of isostaticity and load-bearing microstructure in the elasticity of yielded colloidal gels. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109. , 16029-16034 (2012).
  36. Lu, P. J., et al. Characterizing concentrated, multiply scattering, and actively driven fluorescent systems with confocal differential dynamic microscopy. Physical Review Letters. 108, 218103-2110 (2012).
  37. Besseling, R., Isa, L., Weeks, E. R., Poon, W. C. K. Quantitative imaging of colloidal flows. Advances In Colloid and Interface Science. 146. , 1-17 (2009).
  38. Wereley, S. T., Meinhart, C. D. Micron-resolution particle image velocimetry. Microscale Diagnostic Techniques. , 1-62 (2005).
  39. Angele, K. P., Suzuki, Y., Miwa, J., Kasagi, N. Development of a high-speed scanning micro PIV system using a rotating disc. Measurement Science and Technology. 17, 1639-1646 (2006).
  40. Klein, S. A., Posner, J. D. Improvement in two-frame correlations by confocal microscopy for temporally resolved micro particle imaging velocimetry. Measurement Science and Technology. 21, 105409-1010 (2010).
  41. Derks, D., Wu, Y. L., Van Blaaderen, A., Imhof, A. Dynamics of colloidal crystals in shear flow. Soft Matter. 5, 1060-1065 (2009).
  42. Ballesta, P., Besseling, R., Isa, L., Petekidis, G., Poon, W. C. K. Slip and flow of hard sphere colloidal glasses. Physical Review Letters. 101, 258301-2510 (2008).
  43. Rajaram, B., Mohraz, A. Microstructural response of dilute colloidal gels to nonlinear shear deformation. Soft Matter. 6, 2246-2259 (2010).
  44. Rajaram, B., Mohraz, A. Dynamics of shear-induced yielding and flow in dilute colloidal gels. Physical Review E. 84, (2011).
  45. Rajaram, B., Mohraz, A. Steady shear microstructure in dilute colloid–polymer mixtures. Soft Matter. 8, 3699-3707 (2012).
  46. Yethiraj, A., Van Blaaderen, A. A colloidal model system with an interaction tunable from hard sphere to soft and dipolar. Nature. 421, 513-517 (2003).
  47. Campbell, A. I., Anderson, V., Van Duijneveldt, J. S., Bartlett, P. Dynamical arrest in attractive colloids: The effect of long-range repulsion. Physical Review Letters. 94, 208301-2010 (2005).
  48. Klix, C. L., Royall, C. P., Tanaka, H. Structural and dynamical features of multiple metastable glassy states in a colloidal system with competing interactions. Physical Review Letters. 104, 165702-1610 (2010).
  49. Sedgwick, H., Egelhaaf, S. U., Poon, W. C. K. Clusters and gels in systems of sticky particles. Journal of Physics: Condensed Matter. 16, 10-1088 (2004).
  50. Zhang, T. H., Klok, J., Tromp, R. H., Groenewold, J., Kegel, W. K. Non-equilibrium cluster states in colloids with competing interactions. Soft Matter. 8, (2012).
  51. Dinsmore, A. D., Prasad, V., Wong, I. Y., Weitz, D. A. Microscopic structure and elasticity of weakly aggregated colloidal gels. Physical Review Letters. 96, (2006).
  52. Antl, L., et al. The preparation of poly(methyl methacrylate) latices in nonaqueous media. Colloid Surf. 17, 67-78 (1986).
  53. Aarts, D. G. A. L., Tuinier, R., Lekkerkerker, H. N. W. Phase behaviour of mixtures of colloidal spheres and excluded-volume polymer chains. Journal of Physics: Condensed Matter. 14, 7551-7561 (2002).
  54. Crocker, J. C., Weeks, E. R. Particle tracking using IDL. , (2011).
  55. Grier Grier, D. G. Lab Downloadable Software. , (2012).
  56. Smith, R., Friendly Spalding, G. U. ser- Freeware Image Segmentation and Particle Tracking. , (2005).
  57. Blair, D. L., Dufresne, E. R. The Matlab Particle Tracking Code Repository. , (2008).
  58. Kilfoil, M. L. Biological Physics Software. , (2009).
  59. Milne, G. Particle Tracking. , (2006).
  60. Caswell, T. trackpy: A pure python implementation of Crocker-Grier for single particle tracking. , (2012).
  61. Weeks, E. R. IDL routines to calculate the pair correlation function g(r). , (2005).
  62. Breedveld, V., Crocker, J. C., Weeks, E. R. M. S. D. , (2005).
  63. Spannuth, M., Conrad, J. C. Confinement-induced solidification of colloid-polymer depletion mixtures. Phys. Rev. Lett. 109, (2012).
  64. Spannuth, M., Conrad, J. C. Dynamics of confined colloid-polymer mixtures. AIP Conf. Proc. 1518, 351-356 (2013).
  65. Pandey, R., Conrad, J. C. Dynamics of confined depletion mixtures of polymers and bidispersed colloids. Soft Matter. , (2013).
  66. Pandey, R., Conrad, J. C. Effects of attraction strength on microchannel flow of colloid–polymer depletion mixtures. Soft Matter. 8, 10695-10703 (2012).
  67. Gelb, L., Gubbins, K. E., Radhakrishnan, R., Sliwinska-Bartkowiak, M. Phase separation in confined systems. Reports on Progress in Physics. 62, 1573-1659 (1999).
  68. Parthasarathy, R. Rapid accurate particle tracking by calculation of radial symmetry centers. Nature Methods. 9, 724-726 (2012).
  69. Peng, B., vander Wee, E., Imhof, A., Van Blaaderen, A. Synthesis of monodisperse, highly cross linked, fluorescent PMMA particles by dispersion polymerization. Langmuir. 28, 6776-6785 (2012).
  70. Elsesser, M. T., Hollingsworth, A. D., Edmond, K. V., Pine, D. J. Large core-shell poly(methyl methacrylate) colloidal clusters: synthesis, characterization, and tracking. Langmuir. 27, 917-927 (2011).
  71. Dullens, R. P. A., Derks, D., van Blaaderen, A., Kegel, W. K. Monodisperse core-shell poly(methyl methacrylate latex colloids). Langmuir. 19, 5963-5966 (2003).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Tags

Confocale microscopiebegrensd fasegedragmicrokanaalstroomparticle trackingwigvormige cellenbrekingsindexaanpassing van de dichtheidfluorescerende collo denniet adsorberende polymerenbeeldanalyse algoritmen
Confocale beeldvorming van Confined Quiescent en Vloeiende colloïd-polymeermengsels
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.