Quel est la viscosité maximale pour le DLS ?

Y a-t-il une viscosité maximale pour les mesures de DLS ?

Le Zetasizer Malvern peut déterminer la taille des particules par diffusion de lumière dynamique (DLS). Dans cette technique, les fluctuations d’intensité sont analysées pour trouver le coefficient de diffusion correspondant qui a conduit aux fluctuations. Le coefficient de diffusion translationnelle D_t d’une particule est inversement lié à sa taille et à la viscosité du dispersant (ou plus précisément au rayon hydrodynamique r_H et à la viscosité η).

Cette relation peut être utilisée pour prédire les limites de détectabilité de la technique en général, et c’est ainsi que nous explorons l’idée d’une frontière de viscosité maximale (ou taille maximale) applicable.

Diffusion, taille et viscosité

Le coefficient de diffusion translationnelle obtenu par DLS est lié à la taille des particules via l’équation de Stokes-Einstein :

où l’énergie thermique donnée par la constante de Boltzmann k_B multipliée par la température absolue T (en Kelvin) est divisée par la résistance visqueuse donnée par 6 fois pi fois la viscosité fois le rayon hydrodynamique R_H. Il est également parfois utilisé avec un facteur 3, lorsque la taille est exprimée comme un diamètre hydrodynamique au lieu du rayon. Puisque k_B est une constante et que nous nous intéressons aux mesures à température ambiante pour le moment, l’équation complète ci-dessus peut être réduite à la proportionnalité simplifiée, indiquant que le coefficient de diffusion est inversement proportionnel à la viscosité et à la taille.

Comment obtenir la taille maximale ?

Les spécifications du Zetasizer indiquent que la taille maximale pour les particules dans l’eau est de 10 microns. Avec l’aide de l’équation du coefficient de diffusion, nous pouvons maintenant traduire cela en toutes viscosités arbitraires et prédire la taille maximale correspondante.

Quelle est la viscosité maximale ?

Le problème à résoudre est très similaire à la taille maximale. Nous pouvons simplement regarder quel est le coefficient de diffusion le plus lent pour la spécification à la limite (c’est-à-dire la limite de grande taille) et ensuite transposer à partir de là.

Le lecteur observateur peut avoir remarqué que nous gardons simplement le produit de la taille et de la viscosité constant, donc ce n’est pas trop difficile de déterminer la combinaison pour soit une taille différente soit une viscosité différente.

Le DLS peut-il mesurer la viscosité ?

Pour trouver la viscosité d’un dispersant inconnu, nous pourrions être en mesure d’utiliser le DLS pour la déterminer. Pour que cette méthode fonctionne, nous devons avoir quelques particules de taille connue. Et nous devons être certains que ces particules n’interagissent pas avec le dispersant. Les particules ne doivent pas s’agréger dans le dispersant ou réagir avec lui de quelque manière que ce soit. SI nous sommes sûrs que la taille reste constante, alors nous pouvons effectuer une mesure DLS de nos particules connues dans le dispersant inconnu. Nous comparons cela avec les données des particules dans un dispersant connu. Étant donné que le DLS mesure le coefficient de diffusion, nous pouvons maintenant rétro-calculer quelle doit être la viscosité correcte du dispersant. Au lieu de calculer, vous pouvez également simplement éditer une mesure pour trouver la « nouvelle » viscosité.

Exemple : des billes de latex de 100 nm dans l’eau mesurent un z-ave = 104 nm. Une petite quantité de billes de latex de 100 nm dans le dispersant inconnu (où nous avons défini le dispersant sur « eau ») mesure un z-ave = 78 nm. La viscosité inconnue est alors : viscosité de l’eau *78/104. Vous pouvez confirmer cela en éditant l’enregistrement de sorte que le z-ave de l’enregistrement édité soit de 104 nm.

J’espère que ce qui précède élimine une partie de la confusion concernant les limites de la diffusion de lumière dynamique.

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