Vereinfachung der Zetapotenzial-Messung durch M3-PALS in der Zetasizer Nano Anwendung

Herunterladen 

 

Vereinfachung der Zetapotenzial-Messung durch M3-PALS 

Einführung

  Das Zetapotenzial ist ein Maß für den Grad der Abstoßung oder Anziehung zwischen Partikeln und ist ein wichtiger Parameter in verschiedenen Industrien wie Brauwesen, Keramik, Pharmazie und Wasseraufbereitung.
Die Messung des Zetapotentials kann jedoch komplex sein und erfordert ein gewisses Maß an Fachwissen, um genaue und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Malvern Instruments hat mit der neuen Zetasizer Nano Serie nicht nur die Messung des Zetapotentials vereinfacht, sondern auch die Genauigkeit der Messungen durch die neue Messtechnik M3 PALS verbessert.

  Das Verständnis des Zetapotentials einer Emulsion hilft, die elektrostatische Wechselwirkung der Emulsion zu kontrollieren, was dann die Stabilität der Emulsion oder Dispersion steuern kann. Dies kann für die Wirksamkeit, die Haltbarkeit und die Leistung des Produkts entscheidend sein.

  In den letzten 20 Jahren hat das Bewusstsein für die Bedeutung des Zetapotentials zugenommen, und so wurden die verfügbaren Techniken und Geräte erheblich verbessert. Dennoch bleiben einige Probleme bestehen, wie die Benutzerfreundlichkeit der Geräte und die Kreuzkontamination von Proben innerhalb des Systems.

  Das Zetasizer Nano System löst diese Probleme durch die Messung des Zetapotentials mit der M3 PALS Technologie. Dies ist eine nächste Generationstechnik, die die patentierte Mischmodenmessung (M3) Methode mit der etablierten Phasenanalysen-Lichtstreuung (PALS) kombiniert. Diese Kombination der Techniken macht die Messung genauer und einfacher und ermöglicht die Entwicklung der weltweit ersten Einwegzelle zur Zetapotentialmessung, die Kreuzkontamination eliminiert.

PALS

  PALS ist eine Abwandlung des Laser Doppler Velocimetrie (LDV). Die LDV nutzt eine klassische Elektrophorese-Zelle, in die ein Potenzial angelegt wird, und misst die Partikelbeweglichkeit durch die Frequenzverschiebungen des Lichts, das von den sich bewegenden Partikeln innerhalb der Zelle verursacht wird. Die gemessene Mobilität wird unter Verwendung einer etablierten Theorie in das Zetapotenzial umgewandelt. Diese Methode erfordert die Anwendung eines hohen elektrischen Feldes, das bei Proben mit hoher Leitfähigkeit zu thermischen Problemen führen kann.

  Da PALS die Informationen verwendet, die in der Phase der Lichtstreuung enthalten sind, um die Frequenzänderung zu bestimmen, ist es eine viel empfindlichere Technik. Diese Methode verwendet dieselbe optische Anordnung wie die LDV Methode, verwendet jedoch eine andere Signalverarbeitungstechnik. Die gemessene Phasenverschiebung steht in direkter Proportionalität zur Positionsänderung der Partikel. Phaseninformationen machen es möglich, die Auflösung um etwa das Tausendfache gegenüber der konventionellen Frequenzanalyse zu erhöhen.

  Die PALS-Technik wurde ursprünglich entwickelt, um die Empfindlichkeit der Messung für Proben geringerer Mobilität zu verbessern, wenn die elektrophoretische Mobilität innerhalb wässriger Medien auf einem typischen Niveau von

10-8m2/sV  oder kleiner liegt. Diese Technik wird üblicherweise mit einer sinusförmigen elektrischen Feldanwendung mit einfachen Parallelplattenelektroden eingesetzt, und ist besonders nützlich, um die elektrophoretische Mobilität von der thermischen Fluktuation zu trennen, wenn es schwierig ist, die Temperaturstabilität aufgrund von Joule-Erwärmung zu erreichen.

M3 Messprinzip-1

  M3 ist eine relativ neue Technik, die die Elektrophorese innerhalb einer Kapillare Zelle nutzt, um das Zetapotenzial zu messen. Dies wird durch die Kombination der höchsten Messfähigkeit in einer stationären Schicht (unten beschrieben) und der kürzlich vorgeschlagenen schnellen Feldumkehrtechnik (FFR: Fast field reversal) erreicht, was eine unvergleichliche Genauigkeit und Auflösung ermöglicht.

  Wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, erreichen die sehr kleinen Trägheitsmikropartikel innerhalb von Mikrosekunden ihre Endgeschwindigkeit. Die tatsächliche Geschwindigkeit wird durch die Ladung der Partikel (Zetapotenzial), die Viskosität des Mediums und das angelegte elektrische Feld bestimmt.

 

Bild1] Darstellung der Lage der stationären Schicht in der Kapillare Zelle