Simplification de la mesure du potentiel zêta grâce à M3-PALS

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Simplification de la mesure du potentiel zêta grâce à M3-PALS 

Introduction

  Le potentiel zêta est une mesure du degré d’attraction ou de répulsion entre des particules et il est considéré comme un paramètre important dans diverses industries telles que la brasserie, la céramique, la pharmacie, et le traitement de l’eau.
Cependant, la mesure du potentiel zêta peut être complexe et requiert un certain niveau d’expertise pour obtenir des résultats exacts et fiables. Malvern Instruments a non seulement simplifié la mesure du potentiel zêta grâce à sa nouvelle série Zetasizer Nano, mais a également amélioré la précision des mesures en utilisant une nouvelle technologie de mesure appelée M3 PALS.

  Connaître le potentiel zêta d’une émulsion permet de contrôler les interactions électrostatiques de l’émulsion et donc sa stabilité. Cela peut être crucial pour l’efficacité, la durée de vie et la performance des produits.

  Au cours des 20 dernières années, la prise de conscience de l’importance du potentiel zêta a augmenté, et les technologies et instruments disponibles se sont considérablement améliorés. Cependant, il reste quelques problèmes tels que la facilité d’utilisation des appareils et la contamination croisée des échantillons dans le système lui-même.

  Le système Zetasizer Nano utilise la technologie M3 PALS pour mesurer le potentiel zêta afin de résoudre ces problèmes. C’est une technique de nouvelle génération qui combine la technique de mesure en mode mixte (M3) et la diffusion de lumière par analyse de phase (PALS) établies. La combinaison de ces techniques permet des mesures plus précises et plus simples et rend possible le développement de la première cellule jetable pour la mesure du potentiel zêta qui élimine la contamination croisée.

PALS

  PALS est une variante du vélocimètre Doppler laser (LDV). Le LDV utilise une cellule d’électrophorèse classique, où le potentiel est appliqué, pour mesurer la mobilité des particules basée sur le changement de fréquence de la lumière qui résulte du mouvement des particules dans la cellule. La mobilité mesurée est convertie en potentiel zêta en utilisant une théorie établie. Cette méthode exige l’application de champs électriques élevés, qui peuvent entraîner des problèmes thermiques pour des échantillons de forte conductivité.

  PALS est une technique beaucoup plus sensible car elle utilise les informations contenues dans la phase de diffusion de la lumière pour déterminer les changements de fréquence. La configuration optique est la même que pour la méthode LDV, mais le traitement du signal utilise une méthode différente. Le changement de phase mesuré est directement proportionnel au déplacement des particules, permettant une résolution environ mille fois supérieure à celle de l’analyse de fréquence.

  La technique PALS a été initialement développée pour améliorer la sensibilité des mesures pour les échantillons à faible mobilité, inférieure à 10^-8m²/sV, où la mobilité électrophorétique est au niveau habituel dans les milieux aqueux. Cette technique utilise généralement des champs électriques en forme de sinusoïdes à travers de simples électrodes en plaques parallèles, et sa capacité à distinguer entre la mobilité électrophorétique et les fluctuations thermiques est particulièrement utile lorsque la stabilité thermique est difficile à atteindre en raison du chauffage Joule.

Méthode de mesure M3-1

  M3 est une technique relativement nouvelle qui utilise l’électrophorèse dans une cellule capillaire pour mesurer le potentiel zêta. Cela permet une précision et une résolution sans précédent grâce à la combinaison des capacités de mesure de pointe dans la couche de surface (décrites ci-dessous) et de la technique récemment proposée de réversibilité rapide du champ (FFR : Fast field reversal), toutes deux décrites ci-dessous.

  Lorsque les ultra-fines particules sont soumises à un champ électrique, elles atteignent rapidement leur vitesse de sédimentation en quelques microsecondes, malgré leur faible inertie. La vitesse réelle dépend de la charge associée aux particules (potentiel zêta), de la viscosité du milieu et du champ électrique appliqué.

 

Figure 1] Cellule capillaire illustrant la position de la couche de surface