• 自40年代Debye开创了静态光散射的方法,并使用它测量聚合物绝对分子量以来,动静态激光光散射技术取得巨大发展。随着动静态光散射谱仪广泛用于聚合物、胶体溶液等体系,一系列重要直观的物理图像得以建立,例如高分子链的链-塌缩球转变、微凝胶的温度-体积相变、跟踪凝胶化过程及其非均匀性网络结构的表征、扩散/反应控制的颗粒-颗粒聚集/解聚集、微凝胶或者高分子链的内部运动、链穿孔动力学、亚浓溶液中的慢弛豫模式的机理研究和高分子在溶液中的自组装动力学等。

    《激光光散射测量荧光/磷光体系溶液结构的原理和方法》,《高分子学报》,2015(05):564-570。

  • 几十年来,光散射技术已被证明是表征和探索生物微观领域和宏观领域的重要且非常强大的工具。特别是动态光散射已被证明是研究DNA溶液动力学的一种有效方法,其中研究了DNA短片段的平移和内部动力学(旋转运动和分子内弛豫)。高负电荷DNA(每0.17nm带一个电荷)是一种线性聚电解质,是遗传信息的载体。因此,研究利用不同的材料进行DNA缩合,以取代病毒载体作为体内基因转移的基因载体,引起了人们的极大兴趣。DLS还可用于各种物理化学研究,涉及DNA及其与改变DNA构象的其他物质的相互作用。例如,用来研究阳离子表面对鲑鱼精子DNA的压缩作用,既存在于本体溶液中,也存在于不同的聚苯乙烯颗粒表面。表面活性剂诱导的长链DNA的压缩研究也被用DLS进行了。DLS的优点是可以同时检测到不同大小的散射物体的扩散,这一事实在研究DNA和金纳米粒子之间的巯基特异性和非特异性相互作用中得到了应用……

    Dynamic and Static Light Scattering Analysis of DNA Ejection from Phage λ, PHYSICAL REVIEW E 76, 011914, 2007.

  • 激光光散射技术是目前较为普遍的测量微观颗粒相互作用和几何形状的技术;同时,由于其结果自身所具有的宏观平均特性,使得该技术很适合在食品中应用。随着激光光散射仪器的不断升级, 动静态模式的同时实施成为可能,这为食品蛋白体系的测量提供了一种新的可能。动静态模式的同步实施,可以同时获取Rg和Rh,通过监测这两个量随浓度梯度的变化,能进一步理清所测结果的变化到底是相互作用减弱带来的还是颗粒本身的几何形状变化导致的。 同时,激光光散射的测量尺度为纳米级,它可以提供基于分子水平的图像,为更清晰地掌握食品在储藏加工过程的变化,以指导食品的生产加工和研究。

    《激光光散射技术在食品蛋白体系中的应用》, 《食品安全质量检测学报》2020,11,8,2545-2551。

  • 对胶体粒子聚集的研究在胶体科学及其应用中具有非常重要的意义。而尺度概念的应用则使研究者对胶体聚集体的结构及其形成动力学有了更深入的了解。科研工作者已经确定了不可逆胶体聚集两种不同的极限状态。当胶体粒子之间的排斥力可以忽略不计时,扩散受限的胶体粒子聚集现象就会发生,因此聚集速率仅仅受到簇因扩散相遇所用时间的限制。此类机制与胶体科学中长期公认的快速和缓慢聚集的极限情况相对应。有人提出了一个有趣的可能性,即胶体聚集的每个极限状态都是普遍的,与特定胶体系统的化学细节无关。在扩散限制和反应限制两种模式下的聚集体结构都是分形的。通过光散射技术研究了三种化学性质不同的胶体系统在扩散限制和反应限制聚集条件下的聚集,并利用尺度概念进行了比较,提供了令人信服的实验证据,并证明了这两种聚集机理确实是普遍存在的。扩散限制胶体聚集体团簇更加开放和纤细,与之对应的是它们具有较低的分形维数(df<2),而反应限制胶体聚集体团簇更加紧密,df>2。然而每种机理下团簇结构之间的相似性是惊人的,这表明导致它们形成的聚集过程具有普遍性。

    Universality in colloid aggregation, Nature volume 339, pages360–362 (1989).

  • 稳定悬浮液中的颗粒是单独分散的。而在不稳定的悬浮液中,颗粒会聚集在一起。这意味着粒子会彼此粘着,先是形成双峰,然后会形成更大的聚集体。当只有小聚集体存在时,被认为是聚集的早期阶段,而当大聚集体占主导地位时,则指晚期阶段。时间分辨光散射法是测量胶体分散体聚集速率系数的有力工具。SLS和DLS都可以使用,尽管DLS是通常选择,因为DLS具有更好的再现性,并且可以检查聚集的初始状态。绝对速率系数可以通过SLS和DLS相结合,也可以通过单独估算形状因子和水动力因子来获得。这种方法是相当直接的,尤其是对散射强度较小的粒子。现在的仪器(ALV/CGS-3 MD)可以在不同的角度同时跟踪散射强度I(q,t)和表观流体动力学半径R(q,t)的时间演化,以求得聚集速率系数和水动力学因子。

    Coagulation Rate Measurements of Colloidal Particles by Simultaneous Static and Dynamic Light Scattering, Langmuir 1996, 12(23), 5541-5549.

工欲善其事 必先利其器

理论指导 实验决定

ALV/CGS-4动静态同步激光光散射仪

一体式设计,动静态同步,光强自动优化,准互相关测定,可升级CRTU用于非遍历性体系的表征。

ALV/CGS-3 HT高温激光光散射仪

独特设计,可进行室温~150℃以上的动静态光散射实验测试,聚烯烃等样品测试的福音。

CHIRALYSER-MP旋光检测器

可与半微量、分析、制备型液相色谱连用,对光学对映体进行定性或定量分析。

专注于激光光散射已有15年

北京赛普瑞生科技开发有限责任公司成立于2009年,是一家专注于激光光散射类仪器推广、销售和技术支持的公司,致力于为国内高校、科研院所和生产企业提供高分子溶液、胶体、软物质和纳米粒子等样品的微观尺度的分析解决方案。我们是包括德国ALV、IBZ、TESTA等公司在中国地区的代理。为更好的让用户了解激光光散射技术的原理、应用和进展,我们还推出了LS WORKSHOP。欢迎各位新老用户来电来函垂询,我们将竭诚为您提供相关服务。

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经典应用

Application

光散射是表征溶液体系的非常重要也非常强大的方法,尤其对于纳米尺度的粒子,如分子自组装以及形成的球、盘、柱状体、胶束、囊泡、微晶等体系,均可以用光散射进行详细表征,得到相应结构的分子量、回转半径、流体力学半径、拓扑结构等重要物理量以及这些物理量随时间、温度、pH等条件的变化。重要的是,光散射是一种无扰测量,测定的是实时的溶液中的系综平均状况,这一点在科学研究中非常有用。

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经典应用

高分子溶液&纳米粒子

利用静态光散射进行分子量测定、形态研究、粒子相互作用研究等。利用动态光散射进行粒径测定、聚集研究、动力学研究、粒子相互作用研究、形态研究等。

特别应用

非遍历体系

利用特殊的样品瓶旋转与上下移动装置,对诸如凝胶、玻璃等非遍历体系进行表征,提取分别源于动态结构和静态结构的散射光强贡献,获取网格尺寸以及非均质性等。

拓展应用

微流变

利用光学方法,以非侵入的方式,分别通过动态光散射和扩散波谱的方法,获取一个宽频的微观流变信息。其中扩散波谱采用多角度方法,可获得更为准确的数据。

经典应用

在线旋光

利用在线方法,可获取光学对应体洗脱顺序定性,进行光学异构定量。可与半微量型/分析型/制备型液相色谱、移动混合床、超临界流体色谱等连用。

最新动态

【自然·通讯】物理特性调控带电复合水凝胶材料黏弹性质新策略

近日,中国科学院化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室的贾迪研究员课题组在调控带电复合水凝胶材料黏弹性方面取得新进展。在不改变其化学物质组成的情况下,通过调控带电复合水凝胶体系中的物理相互作用和拓扑结构来精确调控水凝胶的黏弹特性,实现了在超软区域—软区域内对其弹性模量与黏性的同时定量调控。该工作利用高分子物理基础研究创新带动材料性能与应用创新,突显了高分子物理基础研究在材料与应用中的重要意义。相关研究成果发表于Nat. Commun., 2024, 15, 3569, 论文第一作者为研究生王贵康,通讯作者为贾迪研究员,中科院化学研究所为文章第一研究单位。本文中使用ALV/CGS-3激光光散射仪进行了动静态激光光散射表征。

【胶体与界面科学杂志】包膜病毒的人抗菌肽失活机制

包膜病毒是导致包括流感和新冠肺炎在内的各种疾病的罪魁祸首,而抗微生物肽LL-37作为人类先天免疫系统的关键部分,展现出应对这些病毒威胁的潜力。其作用模式涉及多功能和非特异性的相互作用,最终破坏病毒包膜,最终使病毒变得惰性。然而,确切的作用机制尚不清楚。为此瑞士弗里堡大学Stefan Salentinig教授领导的团队研究了LL-37引发包膜病毒结构和功能变化的机制。他们使用小角度X射线和中子散射与光散射技术(ALV/CGS-8F多检测光散射仪)相结合,证明LL-37主动整合到病毒的脂质包膜中。相关结果提供了对与包膜病毒相关的结构-活性关系的基本理解。肽-病毒相互作用的知识可以指导未来基于肽的抗病毒药物和疗法的设计。该工作发表在Journal of Colloid and Interface Science上。

【Nature】超分子聚合物通过液-液相分离形成类晶簇

近日,荷兰埃因霍温理工大学(TU/e)的E. W. Meijer教授团队报告了合成超分子聚合物(由于组成单体分子之间的非共价相互作用而自组装成大分子)经历液-液相分离的首次证明。相关工作发表在最新一期Nature上,论文通讯作者是E. W. Meijer教授和付海林博士,第一作者是Hailin Fu博士。Meijer教授是TU/e分子科学特聘教授和荷兰皇家艺术与科学院院士教授,被认为是超分子聚合物化学领域创始人之一。本篇论文研究表明,超分子聚合物并不能免受不同尺度的其他系统中普遍存在的物理定律的影响。因此,作者的发现为利用超分子聚合物作为液晶行为模型提供了可能。未来对超分子聚合物形成的液晶的自组装研究可能会揭示世界从纳米到宏观尺度的分层组织。本文中使用ALV/CGS-3激光光散射仪进行了表征。

【Nanomaterials】纳米纤维素尺寸表征技术的比较

纤维素纳米晶体是具有高度各向异性形状的颗粒,已有研究采用了各种显微镜和散射技术来确定其尺寸。显微镜和电镜可直接观察颗粒。AFM提供有关晶体表面形态和机械性能的信息,但横向分辨率较低。TEM纳米横向分辨率良好,能快速筛选大量颗粒,但测量颗粒高度是个挑战。各种散射技术可以原位检测纳米颗粒尺寸。偏振和去偏振动态光散射(DDLS)已用于确定各向异性颗粒的Rh以及动态特性,如平移和旋转扩散系数,而静态光散射(SLS)可以确定颗粒的Rg,并估计原始和聚集体的等效尺寸。Wim Thielemans教授等人利用AFM、SAXS、DDLS和多角度SLS对五种不同纤维素纳米晶体进行了测试和比较,以确定实验方法(或组合)能可靠地获得颗粒尺寸分布的完整视图。相关工作发表在最新的Nanomaterials上。

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