УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ НАНОЧАСТИЦ

Заявляемое техническое решение относится к области нанотехнологий, в частности к аналитическим методам, применяемым в нанотехнологиях для оценки дисперсности жидких систем.
Техническое решение может использоваться в деревообрабатывающей, пищевой, химической, парфюмерной промышленности и медицине для определения размеров наночастиц разнообразных веществ, находящихся в жидкой фазе, например, в виде эмульсии или дисперсии.
Известно устройство для определения размеров наночастиц при помощи атомного силового микроскопа с использованием дорогостоящего алмазного кантилевера, осуществляющего пространственное сканирование поверхности объекта с последующим преобразованием полученной информации в сигнал (Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований / Под ред. М.К.Роко, Р.С.Уильямса и П.Аливисатоса. Пер. с англ. - М.: Мир, 2002, С.66-84). Недостатком данного решения является низкая производительность устройства и высокая стоимость измерений.
Для определения размеров наночастиц также известно использование просвечивающего электронного микроскопа, газового масс-спектрометра и лазерного устройства (Ч.Пул, Ф.Оуэнс. Мир материалов и технологий. Нанотехнологии. Пер. с англ. - М.: Техносфера, 2006, С.52-55). Основными недостатками этих устройств являются необходимость использования сложного и дорогостоящего оборудования, длительность измерений.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является лазерное устройство, основанное на изучении интенсивности рассеивания на наночастицах монохроматического лазерного луча (Ч.Пул, Ф.Оуэнс. Мир материалов и технологий. Нанотехнологии. Пер. с англ. - М.: Техносфера, 2006, С.53-54). Данное устройство обладает недостатками, указанными выше.
Задача, решаемая заявляемым предложением, заключается в повышении производительности устройства и его упрощении, а также в снижении себестоимости анализа.
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в том, что устройство для определения размеров наночастиц, включающее камеру оптического взаимодействия излучения с веществом, отличается тем, что камера выполнена в виде кварцевой кюветы для исследуемого вещества в жидкости, снабженной перемешивающим устройством и установленной с возможностью обеспечения прохождения светового потока видимой спектральной области через слой жидкости.
Принципиальная схема предлагаемого устройства для оценки размеров наночастиц приведена на фиг.1.
Устройство для определения размеров наночастиц содержит кварцевую кювету 1 для помещения в нее испытуемой жидкости, источник света 2 для обеспечения прохождения светового луча через слой жидкости и фотоэлектрическое регистрирующее устройство 3, роль которого может выполнять фотоумножитель, связанный с компьютером для автоматического расчета получаемых данных величины оптической плотности по формуле Рэлея. Для стабилизации агрегатного состояния системы в кювету вводится перемешивающее устройство, в качестве которого работает обычная пропеллерная мешалка 4.
Типичным объектом исследования может выступать обыкновенное цельное молоко со средним диаметром частиц, составляющим около 50 нм, а также водно-органические дисперсии целлюлозы, полученные химико-ферментативным путем, применяемые, например, для получения бумажных композитов с частицами диаметром от 10 до 100 нм.
Устройство работает следующим образом. В кварцевую кювету 1 заливают разбавленную 1:10000 раз испытуемую жидкость с наночастицами в количестве 2-10 мл, кювету 1 помещают в фотометр с определенной длиной волны от источника света 2 (лампа накаливания), при которой в независимом исследовании определен максимум поглощения, и проводят измерение оптической плотности системы, регистрируя ее величину фоторегистрирующим устройством 3. Расчет величины полученного сигнала по формуле Рэлея позволяет рассчитать диаметр наночастиц, находящихся в жидкой фазе.
Проводят повторные измерения для разбавлений жидкой среды в 1:7500, 1:5000, 1:2000 раз.
Процесс измерения занимает несколько минут, в то время как в случае использования известного решения на сложном дорогостоящем оборудовании измерения выполняются по специальным программам, занимающим несколько часов.
Таким образом, предложенное решение позволяет увеличить производительность устройства для измерения размеров наночастиц.