Quel est l’importance de l’indice de réfraction des nanoparticules ?

L’indice de réfraction et l’absorption importent-ils pour les nanoparticules ?

Résumé : Nous discutons de l’indice de réfraction de l’or, de l’argent, du titane et d’autres nanoparticules. Dans cet article, nous soulignons également l’indice de réfraction de certains polymères. Enfin, nous examinons si l’indice de réfraction est nécessaire à tout moment pour la DLS.

En général, les propriétés optiques du matériau de diffusion ont une influence considérable sur le comportement de diffusion observé. La théorie de Mie peut décrire pleinement ces phénomènes. Par conséquent, la théorie de Mie est le meilleur choix. Par exemple, l’indice de réfraction n et l’absorption k du matériau de diffusion affectent l’intensité de diffusion. En conséquence, pour de nombreux chercheurs intéressés par la gamme de tailles de nanomatériaux, les propriétés optiques du matériau lui-même sont inconnues. Que pouvons-nous faire dans un tel cas ?

À considérer pour les propriétés optiques des nanoparticules (Zetasizer)

Premièrement, la quantité de diffusion est directement liée aux propriétés du matériau. Cependant, pour la diffusion dynamique de la lumière (DLS), les propriétés du matériel – bien que souvent demandées lors de la configuration d’une expérience – peuvent être sans pertinence. Cependant, si seule une taille moyenne par intensité et une polydispersité moyenne (PDI) par intensité sont requises, peu importe quel matériau a produit l’intensité. Les propriétés du matériel entrent en jeu lorsque la distribution des tailles d’intensité est transformée en distribution de volume ou de nombre. Dans ce cas, nous devons savoir exactement quelle quantité de lumière est diffusée par chaque nanoparticule. Et pour prédire cela, la théorie de Mie nécessite l’indice de réfraction et l’absorption de cette particule.
Deuxièmement, pour les petites nanoparticules de moins de 100 nm, les propriétés du matériau ne seront même pas pertinentes. En conséquence, la distribution en volume obtenue via DLS ne changera pas de manière significative dans ce cas.

L’indice de réfraction est-il important pour le potentiel zêta ?

Mobilité électrophorétique. Seules les propriétés du dispersant entrent en jeu. Par conséquent, en principe, vous n’auriez pas besoin de saisir de paramètres pour les mesures de potentiel zêta. Cependant, le logiciel nécessite de sélectionner un matériau.

FAQ : Alors, l’indice de réfraction et l’absorption sont-ils importants pour les nanoparticules ?

En général, les propriétés optiques du matériau de diffusion ont une influence considérable sur le comportement de diffusion observé. La théorie de Mie peut décrire pleinement ces phénomènes. Par conséquent, la théorie de Mie est le meilleur choix. Par exemple, l’indice de réfraction n et l’absorption k du matériau de diffusion affectent l’intensité de diffusion. En conséquence, pour de nombreux chercheurs intéressés par la gamme de tailles de nanomatériaux, les propriétés optiques du matériau lui-même sont inconnues. Que pouvons-nous faire dans un tel cas ?

À considérer pour les propriétés optiques des nanoparticules (Zetasizer)

1. Premièrement, la quantité de diffusion est directement liée aux propriétés du matériau. Cependant, pour la diffusion dynamique de la lumière (DLS), les propriétés du matériel – bien que souvent demandées lors de la configuration d’une expérience – peuvent être sans pertinence. Cependant, si seule une taille moyenne par intensité et une polydispersité moyenne (PDI) par intensité sont requises, peu importe quel matériau a produit l’intensité. Les propriétés du matériel entrent en jeu lorsque la distribution des tailles d’intensité est transformée en distribution de volume ou de nombre. Dans ce cas, nous devons savoir exactement quelle quantité de lumière est diffusée par chaque nanoparticule. Et pour prédire cela, la théorie de Mie nécessite l’indice de réfraction et l’absorption de cette particule.
2. Deuxièmement, pour les petites nanoparticules de moins de 100 nm, les propriétés du matériau ne seront même pas pertinentes. En conséquence, la distribution en volume obtenue via DLS ne changera pas de manière significative dans ce cas.

L’indice de réfraction est-il important pour le potentiel zêta ?

De même que pour le potentiel zêta, les propriétés du matériau ne contribuent pas au calcul de la mobilité électrophorétique. Seules les propriétés du dispersant entrent en jeu. Par conséquent, en principe, vous n’auriez pas besoin de saisir de paramètres pour les mesures de potentiel zêta. Cependant, le logiciel nécessite de sélectionner un matériau.

Essayez une valeur et voyez l’effet !

En plus des deux points ci-dessus, vous pouvez modéliser les valeurs de l’indice de réfraction et voir ce qui se passe :

• Par exemple, vous pouvez vous convaincre de l’effet des propriétés du matériau. Pour clarifier comment faire cela, modifiez d’abord un enregistrement de données existant (mettez en surbrillance l’enregistrement, cliquez avec le bouton droit de la souris, modifiez l’enregistrement). Après cela, donnez-lui un nouveau nom d’échantillon [par exemple « Échantillon de tungstène avec n=1.6 et abs=0.01 »] . Ensuite, vous pouvez modifier les propriétés du Matériel [cliquez sur la boîte pointillée à côté, Ajouter, entrez un nom de matériau et son indice de réfraction et absorption associés] puis OK OK. En conséquence, une copie de votre enregistrement original avec les nouveaux paramètres d’analyse apparaîtra dans votre fichier. En mettant en surbrillance les deux enregistrements [appuyez sur la touche Ctrl et mettez en surbrillance les deux] les résultats avec les deux méthodes différentes peuvent maintenant être superposés et ensuite comparés.
  Vous pouvez ensuite confirmer qu’il n’y a pas de différence dans le résultat de distribution d’intensité (et la moyenne z et la polydispersité pour cette question).
  Par conséquent, vous pouvez observer directement l’influence qu’une modification des propriétés du matériau de diffusion peut avoir sur la distribution en volume.
• De plus, certaines propriétés optiques des nanomatériaux peuvent être trouvées via google. Par exemple, voici une courte liste des valeurs de l’indice de réfraction et d’absorption pour les nanomatériaux courants ci-dessous. Pour clarifier, il s’agit d’un laser Hélium-Néon avec λ=632nm (la longueur d’onde dans le Zetasizer).

Sélectionner les propriétés de l’indice de réfraction des nanoparticules

En conclusion, dans le tableau ci-dessous, nous listons quelques matériaux courants. Certains – mais pas tous – font partie de la liste des paramètres standards du logiciel.

Tableau des propriétés matérielles sélectionnées
Matériau échantillon	indice de réfraction	absorption
Liposomes #
Phospholipides	n=1.45	k=0.001
Exosomes	n=1.37 – 1.39*	k=0.01
Microvésicules (> .2µm)	n=1.40*	k=0.01
Nanoparticules et Colloïdes
Or [Au]	n=0.20	k=3.32
Argent [Ag]	n=0.135	k=3.99
Platine [Pt]	n=2.32	k=4.16
Palladium [Pd]	n=1.77	k=4.29
TiO2	n=2.41	k=0.001
SiO2	n=1.54	k=0.00
Emulsions de PFOB	n=1.305	k=0.10
Nanodiamants	n=2.42	k=0.00
Macromolécules
Protéines	n=1.45	k=0.001
Polystyrène	n=1.59	k=0.01

^# « Caractérisation optique des liposomes par diffusion de lumière en angle droit et turbidité » Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes 1467, 1, 219-226 (2000)
* « Mesure de l’indice de réfraction par analyse du suivi des nanoparticules révèle l’hétérogénéité dans les vésicules extracellulaires » Journal of Extracellular Vesicles 2014, 3:25361 DOI: 10.3402/jev.v3.25361 (2014)
+ De plus, « Indice de réfraction des polymères amorphes » sur polymerdatabase contient une liste connexe pertinente.

En résumé, la réponse courte est : même sans les paramètres, nous pouvons obtenir des informations utiles des nanoparticules avec la DLS.

Ressources

• Le plus important, l’intensité – Volume – Nombre – Quelle taille est correcte montre les différentes représentations dérivées.
• Qu’est-ce que la théorie Mie : les premiers 100 ans dans un webinaire
• Diffusion dynamique de la lumière – termes courants définis pour que vous puissiez les comprendre.
• Dans la même veine que cet article, le manuel de référence Malvern : Guide de dispersion d’échantillons et d’indice de réfraction (MAN0396-1-0)  répertorie des valeurs pour la diffraction.
• De plus, la liste des constantes diélectriques des solvants courants (d’UMass) est utile pour le potentiel zêta.

Précédemment

• Quelle taille est correcte (intensité-volume-nombre) ?
• Top 10 des conseils pour la préparation d’échantillons de GPC
• Démo du logiciel OmniSEC en 3 minutes.

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