동적광산란DLS에서 다분산지수(PDI)란?
다분산지수 PDI, 다분산성(또는 최근에는 IUPAC 권장 사항에 따라 폴리가 없는 분산성)이라는 용어는 분포의 “불균일성” 정도를 설명하는 데 사용됩니다. 분자/나노 특성화 분야에서는 원칙적으로 기본 속성에 따라 다분산성이라는 용어는 사용 맥락에 따라 여러 가지 의미를 갖습니다.
고분자 화학 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 및 크기 배제 크로마토그래피(SEC)에서는 다분산성은 중량 평균을 수 평균 분자량(Mw/Mn)으로 나눈 값으로 정의되며, 연구자에게 분자량 분포의 폭이나 너비에 대한 아이디어를 제공하는 데 사용됩니다. 비슷하지만 동일하지는 않은 의미로, 광 산란 영역에서 다분산성은 입자 크기 분포의 폭을 설명하는 데 사용됩니다.
동적 광 산란(DLS)에서 분자 또는 입자의 크기 분포는 관심 속성입니다.
여기서 분포는 서로 다른 크기의 “슬라이스”가 얼마나 많은 재료가 존재하는지 설명합니다. 동적광산란 DLS에서 기본 분포는 다양한 크기의 “슬라이스” 또는 “빈”에서 얼마나 많은 빛이 산란되는지를 나타내는 강도 분포입니다.
평균 크기와 해당 평균으로부터의 표준 편차는 분포의 통계량에서 직접 얻을 수 있습니다. 여기서, 분포의 (절대) 표준 편차(또는 “절반 너비”)를 평균과 비교할 수 있으며, 상대 다분산성 = 표준 편차/평균을 얻을 수 있습니다.
역사적으로는 분포를 요구하는 대신 더 간단한 강제 단일 지수 피팅 방식(누적 방법)을 사용하여 전체 평균 크기(강도별)와 전체 다분산성(정규화된 2차 누적)을 찾았습니다.
이론적인 가우스 분포의 경우 전체 다분산성은 분포의 상대적 다분산성입니다. 전통적으로 이 전체 다분산성은 광 산란 다분산성의 제곱인 전체 다분산 지수 PDI로 변환되었습니다. 완벽하게 균일한 샘플의 경우 PDI는 0.0입니다
다양한 분산 등급에 대한 값은 아래 표에 나열되어 있습니다.
작은 응집 피크를 제외한 PDI 값을 계산할 수 있습니까?
예를 들어, 주요 입자 종이 ~100nm이고 5미크론의 피크에서 작은 기여(강도 기준 2%)가 있는 경우. 이 경우 5미크론 피크를 무시하고 z-평균과 PDI를 다시 계산할 수 있습니다.
또는 더 작은 종에 대해서만 PDI를 결정할 수 있습니까? z-평균은 더 작은 구성 요소에 대한 가중치를 강조합니다.
상관 함수의 초기 부분에만 맞기 때문입니다. ISO 방법에 따라 z-평균을 구하면 상관 함수 피팅이 초기값의 10%까지 확장됩니다. 따라서 5미크론 피크가 전체 z-평균에 약간만 기여할 수 있으며 그럴 가능성이 매우 높습니다.
PDI 계산에서 피크를 무시할 수 있습니까?
5미크론 피크를 완전히 무시하기 위해 데이터를 재처리하려는 경우 연구 소프트웨어로 이동하여 피팅에 사용되는 전체 데이터 포인트(= 채널)의 수를 변경하여 이를 수행할 수 있습니다.
절편의 10%에만 맞추면 정규화가 더 이상 5미크론 피크를 표시하지 않으면 z-평균에 5미크론 피크가 포함되지 않으며 이는 ISO 프로토콜과도 일치합니다.
그러나 5미크론 피크가 여전히 존재하고 사라지기를 원한다면 피팅 범위를 더 낮은 채널로 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 절편의 최대 50%까지만 또는 사라질 때까지입니다. 그러나 이것은 더 이상 ISO에 따라 누적 피팅 계획이 아닙니다! 대신 이것은 “특별한” PDI가 될 것입니다. 상황에 맞게 수정하면 더 이상 공식 누적 ISO 절차를 따르지 않습니다.
개별 피크에 대한 다분산지수PDI와 관련하여, 이는 훨씬 더 쉬우며 재분석이 필요하지 않습니다: 강도 입자 크기 분포를 표시할 때 각 피크는 평균과 표준 편차와 함께 제공됩니다. 이 피크에 대한 PDI는 표준 편차의 제곱을 평균의 제곱으로 나눈 값입니다. 예를 들어, 피크는 평균 크기가 9.3nm이고 st dev는 4.4nm라고 가정합니다. 결과적으로 이 피크에 대한 PDI는 4.4*4.4/(9.3*9.3) = 0.22가 됩니다.
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