Les particules diffusent la lumière : c'est un principe fondamental et nous le voyons au quotidien. Le ciel est bleu en raison des particules atmosphériques qui diffusent un niveau plus élevé de lumière bleue que de lumière rouge. Le fini des surfaces, qu'il soit brillant ou mat, est dû aux particules qui se trouvent dessus.
L'angle de diffusion de la lumière, la fréquence de diffusion de la lumière et l'intensité de cette diffusion peuvent être mesurés afin de déterminer la taille, la charge et la masse molaire des matériaux. Ce principe est au centre de plusieurs de nos technologies.
Techniques de diffusion de la lumière
Pour la diffraction laser et la diffraction des rayons X, la diffraction des rayons X aux petits angles (SAXS) et la diffraction des rayons X aux angles larges (WAXS), nous suivons le principe selon lequel les particules de différentes tailles ont une diffusion de la lumière unique. De ce fait, en mesurant précisément la diffusion de la lumière sur une large gamme d'angles avec une extrême sensibilité et très rapidement, nous pouvons déterminer la taille des particules/gouttelettes des poudres, des émulsions, des sprays et des suspensions.
Toutefois, comme les particules sont essentiellement de l'ordre du nanomètre, il manque encore beaucoup de données sur la manière dont les particules diffusent la lumière. Une particule de 10 nm diffuse 1 million de fois moins qu'une particule de 100 nm. Par conséquent, il existe un point où, même en réduisant la longueur d'onde de la source lumineuse (ce qui augmente le taux de diffusion), la diffusion de la lumière s'analyse mieux avec d'autres méthodes.
Il existe plusieurs théories qui permettent de déterminer la diffusion de la lumière à partir de la distribution de la taille des particules (théories de la diffusion de la lumière de Mie, de Fraunhofer et de Rayleigh). De plus, un algorithme d'inversion peut transformer la diffusion en distribution de la taille.
Diffusion et mouvement
Analyse du suivi individuel de particules (NTA, Nanoparticle Tracking Analysis)
Nous pouvons regarder les nanomatériaux qui se situent à angle droit du laser et étudier la manière dont les particules se diffusent (les petites particules se déplacent plus rapidement que les grosses particules). À partir de cela, nous pouvons déterminer le coefficient de diffusion translationnelle et par conséquent la taille (connue sous le nom d'analyse du suivi individuel de particules (NTA)) ou observer de quelle manière la lumière diffusée varie dans le temps lorsque les particules la traversent.
La lumière varie rapidement en présence de particules fines et lentement en présence de particules plus grosses. Ce principe est à la base de la spectroscopie de corrélation de photons et de la diffusion dynamique de la lumière.
La diffusion électrophorétique de la lumière implique le passage d'un champ électrique à travers un liquide pour déplacer les particules. Plus la charge appliquée sur les particules est élevée, plus elles se déplacent rapidement.
Nous faisons passer un laser à travers les particules puis nous associons la lumière diffusée à une autre partie de la lumière de ce même laser qui n'a pas été diffusée. Le modèle d'interférence qui en résulte permet de mesurer très précisément la vitesse des particules à mesurer.
Diffusion de la lumière et poids moléculaire
Si nous mesurons la diffusion de la lumière en fonction de la concentration (des polymères ou des biopolymères) selon plusieurs angles, nous pouvons identifier des informations qui nous permettent de déterminer la masse molaire du matériau concerné et d'obtenir des informations sur sa structure.
