دستگاه تفرق دینامیکی نور (DLS) 

یکی از روش های آنالیز نانو ذرات روش پراکندگی دینامیکی نور (DLS) است که توانایی اندازه گیری ذرات در داخل محلول را به صورت سریع، ساده و بدون نیاز به آماده سازی نمونه، دارا می باشد.
در روش پراکندگی دینامیکی نور، حرکت براونی ذرات که وابسته به اندازه آن هاست اندازه گیری می شود. به این ترتیب که ذرات توسط نور لیزر تابش داده می شوند و شدت نوسانات نور پراکنده شده مورد آنالیز قرار می گیرد.
زمانی که نمونه در محلول پخش می شود، ذرات بسیار کوچک به وسیله مولکول های مایع در جهات مختلف حرکت تصادفی پیدا می کنند و به این ترتیب ذرات بزرگ هم حرکت خواهند کرد، به عنوان مثال مولکول های آب به راحتی می توانند مولکول های چند میکرونی پلی استایرن را حرکت دهند.

با وجود این، حرکت ذرات کوچک سریع تر است و فاصله بیش تری را طی می کنند در صورتی که ذرات بزرگ آهسته تر حرکت کرده و در نتیجه فاصله کمتری را طی می کنند. به حرکت تصادفی ذرات درون محلول بر اثر اعمال نیرو از سوی مولکول های حلال، حرکت براونی گفته می شود. تفرق نور دینامیکی با اندازه گیری حرکت براونی ذرات و یا به عبارت دیگر با اندازه گیری میزان جابجایی ذرات درون دیسپرسانت، پی به اندازه آنها می برد.

معادله استوكس انیشتین:

رایطه بین اندازه ذره و سرعت حرکت براونی آن ها به ضریب نفوذ ذره، وابسته است که توسط معادله استوکس- انیشتین مشخص می گردد. این پدیده اولین بار توسط میکروبیولوژیستی به نام براون کشف شد، به همین علت این حرکت تصادفی ذرات را "حرکت براونی" نامیدند.

که در آن k ثابت بولتزمن، Dy قطر ذره، η ویسکوزیته محلول،T دما می باشد.

زمانی که باریکه ای از یک منبع نور تک رنگ (لیزر) با فرکانس مشخص به ذره ای در حال حرکت برخورد می کند فرکانس نور به دلیل "اثر داپلر" تغییر می کند تداخل پرتوهای پراکنده شده از ذرات مختلف امواج تداخلی را ایجاد می کند که توسط آشکارساز ثبت می گردد. از روی آنالیز این امواج می توانیم ضریب نفوذ ذرات و در نتیجه اندازه ذرات را محاسبه نماییم.
در ادامه برای اینکه بیشتر با خروجی دستگاه DLS آشنا شوید در زیر مثالی می زنیم، این آنالیز از نانو ذرات نقره کلوییدی گرفته شده که در نمودار زیر توزیع اندازه ذرات مورد آزمایش را برحسب شدت نور متفرق شده از ذرات نشان می دهد،
 

همان طور که گفته شد، آنالیز DLS برای تعیین توزیع اندازه ذرات می باشد. شدت تفرق نور رابطه مستقیم با اندازه ذرات دارد به همین دلیل شدت نور متفرق شده از ذره ای که درشت تر است بیشتر از ذره ریزتر می باشد.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: رویا رحیم زاده

تنظیم: مرجان سلیمانیان