Zeta Potentiaalmetingen

het zeta potentiaalmetingen is gerelateerd aan de netto oppervlakte lading die nanodeeltjes hebben. Het is cruciaal voor het bepalen van de colloïdale stabiliteit van geladen deeltjes en het begrijpen van de prestaties van uw systeem in verschillende omstandigheden.

voor meer informatie over zeta potential testen en andere analytische technieken, kunt u terecht op onze landingspagina voor Karakterisatiediensten. U kunt ook onze zeta potential videoserie hierboven bekijken voor meer informatie over monstervoorbereiding en interpretatie van resultaten.

een monster indienen voor zeta-potentiaal-analyse

Zetatheorie

Zeta-potentiaal is een fysische eigenschap die wordt tentoongesteld door alle colloïdale systemen met vaste en vloeibare vloeistof. Rondom het oppervlak van alle verspreide deeltjes is een dunne laag van ionen die de tegenovergestelde lading van het oppervlak van het deeltje hebben, de zogenaamde achterlaag. Verder van het oppervlak is een extra laag van meer losjes geassocieerde ionen van tegengestelde lading aan het oppervlak die bewegen met het deeltje als het reist door een medium als gevolg van Brownse beweging of sedimentatie; dit wordt de dubbele laag genoemd. De zeta potentiaal wordt gedefinieerd als de spanning aan de rand van het uitglijden (afschuiving) vlak met betrekking tot het bulk dispergeren medium, waar ionen, moleculen en andere agenten niet langer geassocieerd met het oppervlak van een deeltje. Als twee aangrenzende deeltjes voldoende hoge zeta potentialen van hetzelfde teken hebben, zullen ze niet agglomereren als gevolg van afstotende elektrostatische krachten tussen deeltjes met soortgelijke ladingen.

een andere manier om deeltjes stabiel te maken is door sterische hinder. Nanoparticles kan natuurlijk voorkomen of gebouwde ligands of oppervlaktegroepen hebben die fysisch nanoparticles verhinderen contact te maken en te agglomereren. Nochtans, kan de coating nanoparticles met een oppervlakte die voor steric belemmering toestaat de eigenschappen of de functie van nanoparticle veranderen en is vaak niet wenselijk. In veel gevallen, Zeta potentieel is het primaire mechanisme voor het verkrijgen van nanoparticle stabiliteit in waterige milieu ‘ s.

Meetmechanica

bij nanoComposix voeren we zeta-potentiaalmetingen uit met behulp van een Malvern Zetasizer Nano ZS-instrument dat is uitgerust met een 632 nm HeNe-laser die werkt onder een detectorhoek van 173 graden. In een zeta potentiaalmeting, wordt een steekproef geladen in een wegwerp gevouwen capillaire cel. De cellen hebben twee geleidende elektroden die CONTACT MAKEN met de toegepaste spanning van het instrument aan de buitenkant, en vouwen in om contact te maken met het vloeibare monster aan de binnenkant.

geladen deeltjes in de cel zullen door het medium bewegen met een snelheid die evenredig is met hun zeta-potentiaal. Deeltjes met een hogere magnitude zeta zullen snel bewegen, terwijl deeltjes met een laag zeta potentieel langzamer zullen bewegen. De deeltjes worden verlicht door een laser die indirect de deeltjessnelheid meet via een dopplerfrequentieverschuiving van het verstrooide licht. Deze frequentieverschuiving kan worden omgezet in een waarde van elektroforetische mobiliteit. Zeta potentiaal wordt berekend uit elektroforetische mobiliteit met oplosmiddel diëlektrische constante, viscositeit en andere constanten met behulp van de Henry vergelijking.

terwijl de meeste zeta-metingen zullen worden uitgevoerd in waterige systemen, zullen colloïden gedispergeerd in een oplosmiddel met een aanzienlijke diëlektrische constante zeta-potentie vertonen. Zolang een oplosmiddel polariseerbaar is, blijven ionen gedeeltelijk opgelost en associëren met het oppervlak, en een toegepast elektrisch potentieel zal de dubbele laag van een deeltje bereiken. Dit maakt het mogelijk om gedispergeerde colloïden te meten in oplosmiddelen zoals chloroform, THF en alcoholen met een korte keten. Metingen in deze oplosmiddelen vereisen het gebruik van een speciale zetacel.

de gevouwen capillaire cellen degraderen door corrosie in de tijd, vooral wanneer metingen worden verricht in zoutrijke of andere geleidende media. Om deze reden is het belangrijk dat de zeta-cellen worden gecontroleerd met een standaard referentiemateriaal om ervoor te zorgen dat ze correct meten. Bij nanoComposix kalibreren we dagelijks cellen met behulp van een polystyreen latex standaard met een bekend zeta potentieel.

belang van het Zeta-potentieel

kennis van het zeta-potentieel kan worden gebruikt om de formulering te optimaliseren, wat resulteert in een effectievere Formulering ontwikkeling voor suspensies, emulsies of nanodeeltjes dispersies.

Zeta kan worden gebruikt om de stabiliteit op lange termijn van deeltjes te voorspellen. Deeltjes met zeta-potentialen groter dan ±60 mV hebben bijvoorbeeld een uitstekende stabiliteit, waarbij deeltjes met zeta-waarden tussen -10 mV en + 10 mV een snelle agglomeratie zullen ervaren, tenzij ze sterisch beschermd zijn.

het teken en de grootte van zeta-potentiaal kunnen ook als secundaire metriek worden gebruikt om veranderingen in de Oppervlaktechemie te bepalen. Bijvoorbeeld, wanneer het bewegen van een hoogst negatief citraat afgedekt nanoparticleverspreiding aan een neutraal polymeer zoals PIN, verwacht om een daling van de grootte van het zetapotentieel te zien. Evenzo, wanneer het bewegen van citraat of een andere negatief-geladen oppervlakte aan bPEI of amine, verwacht om het teken van de zeta potentiële verandering van negatief aan positief te zien.

pH & Zoutafhankelijkheid

een zeta-potentiaalwaarde op zichzelf zonder de oplossingsvoorwaarden te definiëren is een vrijwel zinloos getal. Zeta potentiaal is sterk pH-en zoutafhankelijk en de pH van de oplossing moet worden gemeten en gerapporteerd bij elke zeta potentiaal meting.

wanneer een oplossing die nanodeeltjes bevat bijvoorbeeld wordt getitreerd met zuur om de pH te verlagen, associëren zure protonen met de elektrische dubbele laag en wordt het deeltje positiever. Het tegenovergestelde is waar met betrekking tot basistitratie; base toevoegen maakt colloïden negatiever.

deze universele pH-afhankelijkheid leidt tot een belangrijke karakteristieke eigenschap van alle colloïdale materialen – het iso-elektrische punt of IEP. Het IEP wordt gedefinieerd als de pH waarbij het zeta-potentieel nul is. Bepaalde klassen van materialen zoals plasmonic noble-metal nanoparticles en unfunctionalized kiezelzuur stellen zeer lage IEPs tentoon – betekenend dat zij neigen om negatieve ZP bij allen maar de zuurste van pH voorwaarden te dragen. Het tegenovergestelde is waar met betrekking tot aluminiumoxide, ceriumoxide en vele andere Keramiek en metaaloxiden; ze vertonen positieve ZPs bij de meeste pH-waarden vanwege hun zeer hoge ISO-elektrische punten.

weten waar u bent met betrekking tot het iso-elektrische punt van een materiaal kan helpen bij het beoordelen van de stabiliteit en prestaties in de uiteindelijke toepassingen. Het zeta-potentieel van een colloïdaal systeem vertoont eveneens een ionische afhankelijkheid bij een bepaalde pH. alle colloïdale systemen vertonen een Gaussiaanse relatie met betrekking tot het zoutgehalte. In de limiet van nul zout, zijn er weinig Ionische soorten aanwezig om de elektrische dubbele laag te onderdrukken en het zeta potentieel heeft een grote absolute waarde. Naarmate het zoutgehalte van de oplossing wordt verhoogd, wordt de elektrische dubbele laag gecomprimeerd en neemt het zeta-potentieel af. Na een bepaald punt zal de elektrische dubbele laag instorten en het wordt hetzelfde als de omringende media, waardoor de deeltjes gevoelig zijn voor agglomeratie-effecten. De specifieke concentratie van zouten die tot dit gedrag leiden is een materiaalafhankelijke functie.

een monster indienen voor zeta-potentiaalanalyse