Aplicação da tensão na análise dinâmica do tamanho da partícula de dispersão de luz

Nosso protocolo investiga mudanças em polímeros responsivos a estímulos que são usados em sensores eletroquímicos sob uma tensão aplicada na solução e permite que influências em polímeros responsivos a estímulos sejam observadas. As vantagens desta tecnologia são que ela é simples e pode ser usada para observar a dinâmica do poli-NIPAM com tensão aplicada. A análise de polímeros e partículas sob uma tensão aplicada tem aplicações em sensores, robótica macia e armazenamento de energia.

Novos estagiários devem ter o cuidado de preparar a amostra cuidadosamente e evitar bolha de ar com cuvette para aquisição ideal de dados. É fácil ser descuidado com técnicas analíticas simples, então tome cuidado, pois pequenas mudanças no protocolo podem levar a dados variáveis. Para preparar amostras para análise de DLS, dissolva 10 miligramas de pó de polímero em 10 mililitros de água deionizada filtrada e armazene a mistura a quatro graus Celsius durante a noite.

Para preparar o cuvette DLS, corte duas peças de 6,3 milímetros por 7 centímetros de fita de cobre unilateral e use pinças para enfiar cada pedaço de fita em lados opostos do interior de uma amostra de DLS perpendicular ao caminho de luz com a parte inferior da fita perto da parte inferior do cuvette. Dobre as bordas da fita de cobre sobre a parte superior da cuvette certificando-se de que a fita de cobre está perto da parte superior da cuvette para garantir um bom contato elétrico. Em seguida, lave a cuvette três vezes com água deionizada tirando o excesso de água com um lenço de laboratório após a última lavagem.

Para configurar os controles de instrumentos DLS, na manhã seguinte, adicione 1,5 mililitros de água deionizada ao cuvette preparado e adicione duas gotas de uma solução padrão ao cuvette. Insira a cuvette no suporte de cuvette, tomando cuidado para que a pequena seta em cima da cuvette esteja alinhada com o suporte de cuvette e feche a tampa. Selecione a medida no software de instrumento e defina a temperatura para o ponto de partida experimental.

Após a medição, enxágue a cuvette e filtre a solução de teste de polímero preparada para dentro da cuvette. Em seguida, carregue e meça o cuvette como apenas demonstrado. Deve-se observar uma medição clara da solução inicial de teste.

Para configurar o protocolo de medição DLS, no software de instrumento, selecione arquivo e novo para configurar um novo procedimento operacional padrão e clique no tipo de medição para selecionar a tendência, temperatura e tamanho. Em material, selecione o material apropriado e o índice de refração. Sob dispersão, selecione o solvente apropriado.

Em sequência, defina a temperatura inicial e a temperatura final para os experimentos de aquecimento e resfriamento. Em seguida, desmarque o retorno à caixa de temperatura inicial. Selecione um intervalo para cada mudança de etapa de temperatura e, em termos de medição, defina o tempo de equilíbrio.

Selecione três medidas automáticas para a duração da medição. Em seguida, salve o protocolo e feche o arquivo. Se for utilizada a tensão aplicada, selecione dois fios finos o suficiente para caber através da pequena fenda na borda superior direita da área do suporte de cuvette DLS.

Retire o isolamento de uma extremidade de um fio para facilitar uma conexão com o potencialiostat. Na extremidade oposta do mesmo fio, solde um grampo curto de aligador no fio e conecte o grampo à cuvette. Fixar o chumbo de potencialiostat de referência branca e o contra-potencialiostat vermelho levar a um dos fios preparados e prender o chumbo de potencialiostat de trabalho verde e o senso de trabalho azul potencialiostat levar ao outro fio preparado.

Deixe o sentido de contador laranja e os condutores de potencialiostat de solo preto flutuando sem tocar em nenhum outro equipamento ou materiais. Dentro da barra de ferramentas do software Gamry, clique em experimento e eletroquímica física E e selecione cronoamperometria. Defina a pré-etapa, a voltagem passo um e a segunda etapa versus referência à tensão aplicada em todo o campo da cuvette.

Defina tensão em um volt versus a referência para as três etapas. Defina o passo uma vez e o segundo passo para controlar quanto tempo a tensão será aplicada e defina o período amostral para selecionar com que frequência o gráfico lerá e registrará os valores de corrente e tensão. Clique em OK. Um sinal ativo será exibido indicando que a tensão está sendo aplicada.

No software Malvern DLS, clique em medir e clique em iniciar o SOP. Quando o texto na parte inferior da janela do protocolo de funcionamento padrão ler a célula de inserção e pressionar quando estiver pronto, clique no botão iniciar para iniciar o experimento. Cada saída de arquivo em tempo real de cada execução na rampa de temperatura pode ser selecionada independentemente para visualizar o tamanho do volume e o coeficiente de correlação.

Gráficos de correlação que possuem uma curva geralmente suave são considerados de boa qualidade, enquanto gráficos não suaves ou dados de baixa qualidade devem ser considerados para exclusão da análise. Como observado, o poli-NIPAM exibe um LCST a 30 graus Celsius, uma temperatura próxima aos valores descritos pela literatura. Sem tensão, o poly-NIPAM é capaz de agregar e desagregar dentro da faixa de temperatura testada retornando ao seu tamanho original e demonstrando a reversibilidade esperada.

Com a tensão, o poli-NIPAM muda de solúvel para agregar para um tamanho de 2.000 nanômetros, em seguida, reduz para um tamanho de cerca de 1.000 nanômetros durante o resfriamento, nunca retornando ao estado solúvel original. Aqui, os dados atuais do poly-NIPAM com os experimentos de tensão e aquecimento e resfriamento aplicados correspondentes aos dados anteriores são mostrados. Para este experimento, 26 graus Celsius foi um ponto de transição chave do poli-NIPAM no qual foi observada uma mudança de fase com DLS.

A 40 graus Celsius, a temperatura máxima na medição foi alcançada antes do ciclo de resfriamento. Se a corrente não for cuidadosamente monitorada, os dados podem ser mal interpretados e potencialmente mal interpretados. Por exemplo, nesta análise, a tensão só foi aplicada aleatoriamente e esporadicamente resultando em uma tendência mais semelhante à condição sem tensão.

O padrão é um indicador útil da configuração e qualidade dos dados. Resultados padrão limpos mostram que o experimento pode ser concluído com uma maior chance de sucesso. Os pesquisadores podem usar este procedimento para testar o comportamento de agregação de polímeros ou outros polímeros eletroquimicamente responsivos com tensão aplicada.

No momento, estamos investigando por que a mudança do LCST e por que o comportamento irreversível de agregação ocorre. Esperamos que essa questão científica forneça maior visão sobre o comportamento da LCST.