動的光散乱DLSにおける多分散指数（PDI）とは？

多分散指数 PDI、多分散性（または最近ではIUPACの推奨に基づきポリのない分散性）という用語は、分布の「不均一性」の程度を説明するために使われます。分子/ナノ特性評価の分野では、原則として基本特性に基づき、多分散性という用語は使用される文脈に応じてさまざまな意味を持ちます。

高分子化学のゲル浸透クロマトグラフィー（GPC）およびサイズ排除クロマトグラフィー（SEC）では、多分散性は重量平均を数平均分子量（Mw/Mn）で割った値として定義され、研究者に分子量分布の幅や広がりに関する考えを提供するのに使用されます。同様ではあるが同一ではない意味として、光散乱の領域では多分散性は粒子サイズ分布の幅を説明するのに使用されます。

動的光散乱（DLS）において分子または粒子のサイズ分布は関心のある特性です。

ここで分布は、異なるサイズの「スライス」がいかに多くの材料が存在するかを説明します。動的光散乱DLSの基本的な分布は多様なサイズの「スライス」または「ビン」でいかに多くの光が散乱されるかを示す強度分布です。

平均サイズとその平均からの標準偏差は、分布の統計量から直接得ることができます。ここで、分布の（絶対）標準偏差（または「半幅」）を平均と比較することで、相対多分散性 = 標準偏差/平均を得ることができます。

歴史的には、分布を要求する代わりにより単純な強制単一指数フィッティング方法（累積法）を使用して全体平均サイズ（強度別）と全体多分散性（正規化された2次累積）を求めていました。

理論的なガウス分布の場合、全体多分散性は分布の相対多分散性です。伝統的にこの全体多分散性は光散乱多分散性の二乗である全体多分散指数PDIに変換されました。完全に均一なサンプルの場合、PDIは0.0です。

さまざまな分散等級に対する値は下の表に一覧されています。

小さな凝集ピークを除いたPDI値を計算することはできますか？

例えば、主要な粒子種が約100nmで、5ミクロンのピークで小さな貢献（強度基準2％）がある場合。この場合、5ミクロンピークを無視してz平均とPDIを再計算することができます。

または、より小さな種に対してのみPDIを決定することはできますか？z平均はより小さな成分に対する重み付けを強調します。

相関関数の初期部分に向けてフィッティングされるためです。ISO方法に従ってz平均を求めると、相関関数フィッティングが初期値の10％まで拡張されます。したがって、5ミクロンピークが全体z平均にわずかにしか貢献しない可能性が非常に高いです。

PDI計算でピークを無視することはできますか？

5ミクロンピークを完全に無視するためにデータを再処理したい場合は、研究ソフトウェアに移動してフィッティングに使用される全データポイント（＝チャネル）の数を変更することでこれを行うことができます。

インタセプトの10％にのみフィッティングされ、正規化がもはや5ミクロンピークを示さない場合、z平均に5ミクロンピークが含まれず、ISOプロトコルにも合致します。

しかし、5ミクロンピークがまだ存在し消えることを望む場合、フィッティング範囲をより低いチャネルに減らすことができます。たとえば、インタセプトの最大50％まで、または消えるまで。しかし、これはもはやISOに従った累積フィッティング計画ではありません！代わりにこれは「特別な」PDIになります。状況に応じて修正すれば、もはや公式の累積ISO手続きを遵守していないことになります。

個別ピークに対する多分散指数PDIに関して、これははるかに簡単で再分析が必要ありません：強度粒子サイズ分布を表示する際、各ピークは平均および標準偏差とともに提供されます。このピークに対するPDIは、標準偏差の二乗を平均の二乗で割った値です。たとえば、ピークは平均サイズが9.3nmで、標準偏差が4.4nmであると仮定します。結果として、このピークに対するPDIは4.4*4.4/(9.3*9.3) = 0.22です。

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PDIの意味

動的光散乱 – よく使われる用語の定義