măsurători potențiale Zeta

potențialul zeta este legat de sarcina netă de suprafață pe care o au nanoparticulele. Este crucial pentru determinarea stabilității coloidale a particulelor încărcate și înțelegerea performanței sistemului dvs. într-o varietate de condiții.

pentru mai multe informații despre testarea potențială zeta și alte tehnici analitice, vă rugăm să vizitați pagina noastră de destinație servicii de caracterizare. Puteți vedea, de asemenea, seria noastră Zeta potențial video de mai sus pentru mai multe informații cu privire la pregătirea eșantionului și interpretarea rezultatelor.

trimiteți un eșantion pentru analiza potențialului zeta

teoria Zeta

potențialul Zeta este o proprietate fizică expusă de toate sistemele coloidale solid-lichid și lichid-lichid. Înconjurând suprafața tuturor particulelor dispersate este un strat subțire de ioni care au sarcina opusă suprafeței particulei numită stratul pupa. Mai departe de suprafață este un strat suplimentar de ioni asociați mai vagi de sarcină opusă suprafeței care se mișcă odată cu particula în timp ce călătorește printr-un mediu datorită mișcării browniene sau sedimentării; aceasta se numește strat dublu. Potențialul zeta este definit ca tensiunea de la marginea planului de alunecare (forfecare) în raport cu mediul de dispersie în vrac, unde ionii, moleculele și alți agenți nu mai sunt asociați cu suprafața unei particule. Dacă două particule adiacente au potențiale zeta suficient de mari de același semn, acestea nu se vor aglomera din cauza forțelor electrostatice respingătoare între particule cu sarcini similare.

un alt mod de a face particulele stabile este prin obstacole sterice. Nanoparticulele pot avea liganzi naturali sau proiectați sau grupuri de suprafață care împiedică fizic nanoparticulele să intre în contact și să se aglomereze. Cu toate acestea, acoperirea nanoparticulelor cu o suprafață care permite împiedicarea sterică poate schimba proprietățile sau funcția nanoparticulelor și adesea nu este de dorit. În multe cazuri, potențialul Zeta este mecanismul principal pentru obținerea stabilității nanoparticulelor în medii apoase.

mecanica măsurătorilor

la nanoComposix, efectuăm măsurători potențiale zeta folosind un instrument Malvern Zetasizer Nano ZS echipat cu un laser HeNe de 632 nm care funcționează la un unghi de detector de 173 de grade. Într-o măsurare a potențialului zeta, o probă este încărcată într-o celulă capilară pliată de unică folosință. Celulele au doi electrozi conductori care intră în contact cu tensiunea aplicată a instrumentului la exterior și se pliază pentru a intra în contact cu proba lichidă din interior.

particulele încărcate din interiorul celulei se vor deplasa prin mediu cu o viteză proporțională cu potențialul lor zeta. Particulele cu o zeta cu magnitudine mai mare se vor deplasa cu o viteză rapidă, în timp ce particulele cu potențial zeta scăzut se vor mișca mai încet. Particulele sunt iluminate de un laser care măsoară indirect viteza particulelor printr-o deplasare a frecvenței Doppler a luminii împrăștiate. Această schimbare de frecvență poate fi transformată într-o valoare a mobilității electroforetice. Potențialul Zeta este calculat din mobilitatea electroforetică cu constanta dielectrică a solventului, vâscozitatea și alte constante folosind ecuația Henry.

în timp ce majoritatea măsurătorilor zeta vor fi efectuate în sisteme apoase, orice coloizi dispersați într-un solvent care are o constantă dielectrică apreciabilă vor prezenta potențial zeta. Atâta timp cât un solvent este polarizabil, ionii vor rămâne parțial dizolvați și se vor asocia cu suprafața, iar un potențial electric aplicat va ajunge la stratul dublu al unei particule. Acest lucru permite măsurarea coloizilor dispersați în solvenți precum cloroform, THF și alcooli cu lanț scurt. Măsurătorile în acești solvenți necesită utilizarea unei celule zeta speciale.

celulele capilare pliate se degradează prin coroziune în timp, în special atunci când măsurătorile sunt luate în medii cu conținut ridicat de sare sau în alte medii conductive. Din acest motiv, este important ca celulele zeta să fie verificate cu un material de referință standard pentru a vă asigura că acestea măsoară corespunzător. La nanoComposix, calibrăm celulele zilnic folosind un standard de latex din polistiren cu un potențial zeta cunoscut.

importanța potențialului Zeta

cunoașterea potențialului zeta poate fi utilizată pentru a ajuta la optimizarea formulării, rezultând o dezvoltare mai eficientă a formulării pentru suspensii, emulsii sau dispersii de nanoparticule.

Zeta poate fi utilizat pentru a prezice stabilitatea pe termen lung a particulelor. De exemplu, particulele cu potențiale zeta mai mari de 60 mv de la 60 MV au o stabilitate excelentă, unde particulele cu valori zeta cuprinse între -10 MV și +10 mV, vor experimenta o aglomerare rapidă, cu excepția cazului în care sunt protejate steric.

semnul și magnitudinea potențialului zeta pot fi folosite ca metrică secundară pentru a determina și modificările chimiei suprafeței. De exemplu, atunci când treceți de la o dispersie de nanoparticule cu citrat extrem de negativ la un polimer neutru precum PEG, așteptați să vedeți o scădere a magnitudinii potențialului zeta. În mod similar, atunci când treceți de la citrat sau de la o altă suprafață încărcată negativ la bPEI sau amină, așteptați să vedeți semnul schimbării potențiale zeta de la negativ la pozitiv.

Ph& dependența de sare

o valoare potențială zeta pe cont propriu, fără a defini condițiile soluției, este un număr practic lipsit de sens. Potențialul Zeta este puternic dependent de pH și sare, iar pH-ul soluției trebuie măsurat și raportat la fiecare măsurare a potențialului zeta.

de exemplu, atunci când o soluție care conține nanoparticule este titrată cu acid pentru a scădea pH-ul, protonii acizi se asociază cu stratul dublu electric, iar particula devine mai pozitivă. Opusul este adevărat în ceea ce privește titrarea de bază; adăugarea bazei face coloizii mai negativi.

această dependență universală de pH duce la o trăsătură caracteristică importantă a tuturor materialelor coloidale – punctul izoelectric sau IEP. IEP este definit ca pH-ul la care potențialul zeta este zero. Anumite clase de materiale, cum ar fi nanoparticulele plasmonice de metal nobil și silicea nefuncționalizată, prezintă IEP-uri foarte scăzute – ceea ce înseamnă că tind să poarte un ZP negativ, cu excepția celor mai acide condiții de pH. Opusul este adevărat în ceea ce privește oxidul de aluminiu, oxidul de ceriu și multe alte ceramică și oxizi metalici; ele prezintă ZPs pozitiv la cele mai multe valori ale pH-ului datorită punctelor lor izoelectrice foarte ridicate.

știind unde vă aflați în ceea ce privește punctul izoelectric al unui material poate ajuta la evaluarea stabilității și performanței în aplicațiile finale. În mod similar, potențialul zeta al unui sistem coloidal demonstrează, de asemenea, o dependență Ionică la un pH dat. toate sistemele coloidale prezintă o relație Gaussiană în ceea ce privește conținutul de sare. În limita sării zero, există puține specii ionice prezente pentru a suprima stratul dublu electric, iar potențialul zeta are o valoare absolută mare. Pe măsură ce conținutul de sare al soluției este crescut, stratul dublu electric este comprimat și potențialul zeta scade. După un anumit punct, stratul dublu electric se va prăbuși și va deveni același cu mediul înconjurător, lăsând particulele predispuse la efecte de aglomerare. Concentrația specifică a sărurilor care duc la acest comportament este o funcție dependentă de material.

trimiteți un eșantion pentru analiza potențialului zeta