動態(tài)光散射的基本原理及現(xiàn)代應(yīng)用

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1、動態(tài)光散射的基本原理及現(xiàn)代應(yīng)用電氣本132班張澤明2013040211賈東2013040228鄭欣宇2013040224動態(tài)光散射的基本原理及現(xiàn)代應(yīng)用今天打開了高中時的物理課本，發(fā)現(xiàn)很多的知識已經(jīng)都忘得差不多了。時而一翻，也有一中懷念的感覺。隨便翻了一頁，看到了這樣一個陌生的詞匯—動態(tài)光散射法，于是打開了電腦，到網(wǎng)上去查閱了一下資料。便寫下了這篇論文。一、什么是動態(tài)光散射動態(tài)光散射，也稱光子相關(guān)光譜，準彈性光散射，測量光強的波動隨時間的變化。DLS技術(shù)測量粒子粒徑，具有準確、快速、可重復(fù)性好等優(yōu)點，已經(jīng)成為納米科技中比較常規(guī)的一種表征方法。二、動態(tài)光散射的基本原理1.粒子的布朗運動導(dǎo)致光

2、強的波動微小粒子懸浮在液體中會無規(guī)則地運動布朗運動的速度依賴于粒子的大小和媒體粘度，粒子越小，媒體粘度越小，布朗運動越快。2.光信號與粒徑的關(guān)系光通過膠體時，粒子會將光散射，在一定角度下可以檢測到光信號，所檢測到的信號是多個散射光子疊加后的結(jié)果，具有統(tǒng)計意義。瞬間光強不是固定值，在某一平均值下波動，但波動振幅與粒子粒徑有關(guān)。某一時間的光強與另一時間的光強相比，在極短時間內(nèi)，可以認識是相同的，我們可以認為相關(guān)度為1,在稍長時間后，光強相似度下降，時間無窮長時，光強完全與之前的不同，認為相關(guān)度為0。根據(jù)光學理論可得出光強相關(guān)議程。之前提到，正在做布朗運動的粒子速度，與粒徑（粒子大小）相關(guān)。大

3、顆粒運動緩慢，小粒子運動快速。如果測量大顆粒，那么由于它們運動緩慢，散射光斑的強度也將緩慢波動。類似地，如果測量小粒子，那么由于它們運動快速，散射光斑的密度也將快速波動。附件五顯示了大顆粒和小粒子的相關(guān)關(guān)系函數(shù)。可以看到，相關(guān)關(guān)系函數(shù)衰減的速度與粒徑相關(guān)，小粒子的衰減速度大大快于大顆粒的。最后通過光強波動變化和光強相關(guān)函數(shù)計算出粒徑及其分布。3.分布系數(shù)4.分布系數(shù)體現(xiàn)了粒子粒徑均一程度，是粒徑表征的一個重要指標。<0.05　　　單分散體系，如一些乳液的標樣。<0.08　　　近單分散體系，但動態(tài)光散射只能用一個單指數(shù)衰減的方法來分析，不能提供更高的分辨率。0.08-0.7　適中分散度的體

4、系。運算法則的最佳適用范圍。>0.7　　　尺寸分布非常寬的體系，很可能不適合光散射的方法分析。三、動態(tài)光散射的應(yīng)用1、測定蛋白質(zhì)分子的均一性蛋白質(zhì)樣品的均一性是生長晶體的前提條件，在無法直接觀察蛋白質(zhì)在溶液中狀態(tài)的情況下，生長晶體是一個需要經(jīng)驗和運氣的過程。但是用光散射技術(shù)，只需要幾分鐘就可以確切地告訴你，這個樣品是否有長出晶體的可能性。你還可以測定蛋白在不同溶液中的狀態(tài)，從而確定出哪種溶液最適合生長晶體。2、測定蛋白質(zhì)分子的pH穩(wěn)定性有些蛋白質(zhì)分子在不同的pH值條件下，會有不同的構(gòu)型，或者形成聚合態(tài)，或是變性。如胰島素在pH2.0時是以單體存在，而在pH3.0時則以二聚體形式存在，當p

5、H升至7.0時則以六聚體存在。因為這種變化表現(xiàn)為大小的變化，所以光散射技術(shù)可以用來測定蛋白質(zhì)分子的pH穩(wěn)定性。3、測定蛋白質(zhì)分子的熱穩(wěn)定性對一些熱不穩(wěn)定的蛋白，溫度改變會導(dǎo)致分子變性聚合，因此可以觀察到分子半徑明顯增大。所以可以利用光散射技術(shù)來研究蛋白質(zhì)分子的熱穩(wěn)定性。4蛋白質(zhì)變復(fù)性及折疊的研究蛋白質(zhì)變性時往往是以聚合形式或較松散的狀態(tài)存在，復(fù)性后，蛋白質(zhì)折疊成天然狀態(tài)，會發(fā)生結(jié)構(gòu)的變化，這一變化可以導(dǎo)致流體動力學半徑的變化，所以光散射技術(shù)可以用來檢測這一動態(tài)變化的過程。5、臨界膠束濃度的測定一定濃度的表面活性劑分子加到溶液中會形成微膠束，但濃度不同會影響膠束的大小以及是否能夠形成膠束。

6、如果濃度增加到一定程度，膠束就會形成，膠束的大小和單分子大小會有明顯區(qū)別，利用光散射就可以確定膠束形成的臨界濃度。四、感悟動態(tài)光折射是一種現(xiàn)代檢測納米制法，代表實驗有動態(tài)光散射法監(jiān)測納米二氧化硅制備過程、測量Zeta電位、大分子的分子量等。是一種現(xiàn)代高科技技術(shù)，通過對于它的了解，我們小組知道了物理學在微觀世界的研究已經(jīng)非常成熟，同時在我國科技突飛猛進的今天，我們也要努力完成學業(yè)，用知識改編世界。