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納米顆粒的折射率有多重要？

折射率和吸收對納米顆粒有影響嗎？

摘要：我們討論了金、銀、鈦及其他納米顆粒的折射率。在本文中，我們還指出了一些聚合物的折射率。最後，我們探討是否在所有情況下都需要為DLS（動態光散射）考慮折射率。

通常情況下，散射材料的光學性質對於觀察到的散射行為有很大的影響。Mie理論可以完全描述這些現象。因此，Mie理論是最佳選擇。例如，散射材料的折射率n和吸收k會影響散射強度。因此，對於許多對納米材料尺寸範圍感興趣的研究人員來說，材料本身的光學性質是未知的。在這種情況下我們應該怎麼做呢？

考慮納米顆粒光學性質時的事項（Zetasizer）

首先，散射量與材料的屬性直接相關。然而，對於動態光散射（DLS）而言，材料屬性通常在實驗設置中被要求，但可能並不相關。但如果只需要激光散射強度的平均尺寸和平均聚分散度（PDI），那麼決定哪種材料產生的強度是不重要的。當強度尺寸分佈轉變為體積或數量分佈時，材料屬性才起作用。在這種情況下，我們需要知道每個納米顆粒散射了多少光。而為了預測這一點，Mie理論需要該顆粒的折射率和吸收。
其次，對於小於100納米的納米顆粒，材料屬性甚至不是重點。因此，通過DLS獲得的體積分佈在這種情況下變化不大。

折射率對於zeta電位有影響嗎？

電泳遷移率。只有分散劑屬性起作用。因此，從原則上講，您不需要為zeta電位測量輸入任何參數。然而，軟件確實要求選擇一種材料。

常見問題：所以，折射率和吸收對於納米顆粒有多重要？

通常情況下，散射材料的光學性質對於觀察到的散射行為有很大的影響。Mie理論可以完全描述這些現象。因此，Mie理論是最佳選擇。例如，散射材料的折射率n和吸收k會影響散射強度。因此，對於許多對納米材料尺寸範圍感興趣的研究人員來說，材料本身的光學性質是未知的。在這種情況下我們應該怎麼做呢？

考慮納米顆粒光學性質時的事項（Zetasizer）

1. 首先，散射量與材料的屬性直接相關。然而，對於動態光散射（DLS），材料屬性——儘管在實驗設置中經常被要求——可能不重要。但如果只需要按強度計算的平均尺寸和平均聚分散度（PDI），那麼哪種材料產生了強度並不重要。在將強度尺寸分佈轉變為體積或數目分佈時，材料屬性才重要。在這種情況下，我們需要準確知道每個納米顆粒散射了多少光。而為了預測這一點，Mie理論需要該顆粒的折射率和吸收。
2. 其次，對於小於100納米的納米顆粒，材料屬性將無關緊要。因此，通過DLS獲得的體積分佈在這種情況下變化不大。

折射率對於zeta電位有影響嗎？

同樣地，對於zeta電位而言，材料屬性不會影響電泳遷移率的計算。只有分散劑屬性起作用。因此，從原則上講，您不需要為zeta電位測量輸入任何參數。然而，軟件確實要求選擇一種材料。

嘗試一個數值並查看效果！

除了上述兩點之外，您還可以模擬折射率值，並查看會發生什麼：

• 例如，您可以自己證實材料屬性的影響。為了說明如何做到這一點，首先編輯一個現有數據記錄（高亮顯示記錄，右鍵單擊，編輯記錄）。之後，為其賦予一個新樣本名稱（例如“鉬樣品 n=1.6 和 abs=0.01”）。然後您可以編輯材料屬性（單擊旁邊的虛線框，添加，輸入材料名稱及其相關的折射率和吸收），然後點擊確定。這樣，您原始記錄的副本將出現在您的文件中，新的分析參數會顯示。通過高亮顯示兩個記錄（按Ctrl鍵並高亮顯示兩個），現在可以疊加兩種不同方法的結果並進行比較。
  您可以確認強度分佈結果沒有差異（以及z均值和聚分散度）。
  因此，您可以直接觀察散射材料的材料屬性變化對體積分佈的影響。
• 此外，可以通過Google找到一些納米材料的光學特性。例如，以下是常見納米材料的折射率和吸收值簡短列表。為了清楚起見，這針對的是波長𝜆=632 nm的氦氖激光（在Zetasizer中使用的波長）。

選擇納米顆粒的折射率特性

總之，在下表中我們列出了一些常見的材料。有一些——但不是全部——是標準軟件參數列表的一部分。

選擇材料性質的表格
樣品材料	折射率	吸收
脂質體 #
磷脂	n=1.45	k=0.001
外泌體	n=1.37 – 1.39*	k=0.01
微囊泡（>.2µm）	n=1.40*	k=0.01
納米顆粒和膠體
金 [Au]	n=0.20	k=3.32
銀 [Ag]	n=0.135	k=3.99
鉑 [Pt]	n=2.32	k=4.16
鈀 [Pd]	n=1.77	k=4.29
TiO2	n=2.41	k=0.001
SiO2	n=1.54	k=0.00
PFOB乳劑	n=1.305	k=0.10
納米鑽石	n=2.42	k=0.00
大分子
蛋白	n=1.45	k=0.001
聚苯乙烯	n=1.59	k=0.01

^# “通過直角光散射和混濁度進行脂質體的光學表徵研究” Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes 1467, 1, 219-226 (2000)
* “通過納米顆粒追踪分析測量折射率揭示細胞外囊泡的異質性” Journal of Extracellular Vesicles 2014, 3:25361 DOI: 10.3402/jev.v3.25361 (2014)
+ 另外，“無定形聚合物的折射率”在聚合物數據庫中有相關列表。

總結來說，簡短的回答是：即使沒有這些參數，我們仍然可以通過DLS從納米顆粒獲得有用的信息。

資源

• 最重要的是，強度– 體積– 數量– 哪個尺寸是正確的展示了不同的分布表示。
• 什麼是Mie理論：100年的網絡研討會
• 動態光散射– 定義的常見術語 以便您可以理解它們。
• 與這篇文章相同地，Malvern參考手冊：樣本分散和折射率指南（MAN0396-1-0）列出了衍射的值。
• 此外，通用溶劑的介電常數列表 （來自UMass）對zeta有用。

此前

• 哪個尺寸是正確的（強度-體積-數量）？
• GPC樣品制備的十大貼士
• OmniSEC軟件示範僅需3分鐘。

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