Skjematikk av optofluidisk kraftinduksjon (OF2i) ordningen. (a) Partikler nedsenkes i en væske og pumpes gjennom en mikrofluidisk kanal. En svakt fokusert Laguerre-Gaussisk laserstråle med en OAM forplanter seg i samme retning som partikkelstrømmen, og utøver optiske krefter på nanopartikler. Ved å overvåke lyset som spres av partiklene gjennom et mikroskopobjektiv, får man informasjon om spredningstverrsnittene og via partikkelsporing av hastighetene til de enkelte partiklene. (b) Simulerte baner for to utvalgte partikler. På grunn av OAM beveger partikler seg langs spiralformede baner, og undertrykker dermed kollisjoner og partikkelblokkering i fokusområdet. (c) Den optiske kraften Fopt,z og fluidkraften Fvæske,z som virker på en partikkel, kontrollerer strømmen i forplantningsretningen z, den optiske kraften Fopt,x gir optisk 2D-fangst i tverrretningen x (fangekraften langs y er ikke vist). Kreditt: Fysisk gjennomgang brukt (2022). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.18.024056
Et team av forskere ved Brave Analytics GmbH, som jobber med en kollega fra Gottfried Schatz Research Center og en annen fra Institute of Physics, alle i Østerrike, har utviklet en enhet som er i stand til å utføre sanntids nanopartikkelkarakterisering. Gruppen publiserte arbeidet sitt i tidsskriftet Fysisk gjennomgang brukt.
I løpet av de siste tiårene har produktingeniører i økende grad lagt til nanopartikler til produktene for å gi dem ønskede kvaliteter – for eksempel for å tykne eller farge maling. Hvilke typer nanopartikler som brukes avhenger av mange faktorer, for eksempel deres sammensetning og form, som generelt er lett å bestemme. Størrelsen på nanopartikler er også viktig for å sikre konsistens, men å finne ut hvor store de er har vist seg å være mer utfordrende. En tilnærming kalt dynamisk lysspredning har vist seg å fungere bra, men bare med bittesmå nanopartikler. I denne nye innsatsen skapte forskerne en enhet som kan brukes til å bestemme størrelsen på større nanopartikler.
Den nye enheten er basert på optofluidisk kraftinduksjon (OF2i). Den består av en klar sylinder og en laser stråle. I bruk fylles sylinderen med vann som prøvenanopartikler er tilsatt – i dette tilfellet små biter av polystyren. Laseren avfyres på en måte som lar lyset bevege seg i en spiral gjennom vannet, og danner en vannvirvel.
De laserlys brukes på to måter: for å skyve nanopartikler gjennom vannet og for å spore deres bevegelse. I et slikt oppsett vil mengden akselerasjon som oppleves av en gitt nanopartikkel avhenge av størrelsen. Forskerne antyder at den ligner på en seilbåt. To båter av samme størrelse som opplever samme vindstyrke vil bli skjøvet med ulik hastighet hvis de har seil av ulik størrelse. Og fordi laseren danner en virvel, beveger nanopartikler seg i en spiral, noe som gjør kollisjoner mindre sannsynlige.
Lyset som spres etter at nanopartikkelen har sprettet av kan deretter ses med et time-lapse-mikroskop, som kan avsløre banene tatt av de individuelle nanopartikler. Analyse av formen til slike baner kan brukes til å bestemme endringer i hastighet på grunn av kraften som utøves av laser og dermed avsløre størrelsen på nanopartikler. Testing viste at enheten var i stand til å måle nanopartikler i området 200 til 900 nm.
Forskere bruker silisiumnanopartikler for å visualisere koalescens av kvantiserte virvler som forekommer i superflytende helium
Marko Šimić et al, sanntids nanopartikkelkarakterisering gjennom optofluidisk kraftinduksjon, Fysisk gjennomgang brukt (2022). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.18.024056
© 2022 Science X Network
Sitering: Optofluidisk kraftinduksjon muliggjør karakterisering av nanopartikler i sanntid (2022, 9. september) hentet 10. september 2022 fra https://phys.org/news/2022-09-optofluidic-induction-real-time-nanoparticle-characterization.html
Dette dokumentet er underlagt opphavsrett. Bortsett fra enhver rettferdig handel for formålet med private studier eller forskning, kan ingen del reproduseres uten skriftlig tillatelse. Innholdet er kun gitt for informasjonsformål.