나노 입도분석기 - DLS 분석기의 상세 원리 FFT vs PCS & SPA vs ELS

[With위드인스트루먼트]

▣ FFT&SPA vs PCS&ELS 나노 입자 분석법

​이번 포스팅에서는 나노 입자 크기를 측정할 수 있는 나노 입도분석기인 DLS(Dynamic Light Scattering) 원리

중 상세 원리인 FFT(Fast Fourier Transformation)와 PCS(Photon Correlation Spectroscopy)의 차이점과, 제타 전위( Zeta Potential ) 를 측정할 수 있는 두 가지 원리, SPA(Streaming Potential Analysis)와 ELS(Electrophoresis)의 차이점에 대해 살펴보겠습니다.

DLS 분석기는 나노 입자의 입도분석 및 제타 전위(Zeta Potential)를 분석할 수 있는 장비입니다.

옵션에 따라 입도분석 (DLS, Dynamic Light Scattering)만 할 수 있는 모델과 입도분석 과 제타 전위

(Electrophoresis, 전기 영동법)를 모두 분석할 수 있는 모델로 나눌 수 있습니다.

Dynamic Light Scattering(DLS)이라는 원리는 액상 샘플 내 나노 입자가 스스로 브라운 운동(Brownian Motion) 을 하고 있는 현상을 이용한 방법으로, 브라운 운동을 하고 있는 나노 입자에 레이저와 같은 빛을

조사하고 이 때, 입자의 크기에 따라 발생하는 산란광의 다양한 강도를 입자 크기로 계산하는 원리입니다.

▶ FFT vs PCS

DLS 원리도 세분화하면 FFT(Fast Fourier Transformation)원리와 PCS(Photon Correlation Spectroscopy)로 나눌 수 있습니다.

MICROTRAC 社 의 나노 입도분석기 NANOTRAC FLEX 모델의 DLS 분석기는 FFT원리를 사용하여

산란광의 강도를 주파수로 변환함으로써 입자의 브라운 운동 속도에 따른 진동수와 파장의 변화를

입자 크기로 환산합니다.

NANOTRAC FLEX

이와 달리, 일반적인 DLS 분석기는 PCS원리를 사용하여 Stokes-Einstein 공식에 의해 확산 계수에 의해 계산된

입자 크기를 결과로 도출합니다.

일반 DLS방식의 입도분석기의 경우 ELS(Electrophoresis, 전기영동법)를 결합하여 Zeta potential도 함께 분석할 수 있는 모델도 있으며, 대부분 Cuvette 샘플 셀을 사용하여 샘플을 Cuvette에 주입한 후 기기에 장착하여 측정을 합니다.

반면, MICROTRAC 의 나노 입도분석기 인 NANOTRAC FLEX 모델은 Flexible External Probe 방식을 채용하여 Cuvette Sample Cell이 필요 없이 샘플이 담긴 Tube, Well plate, beaker 등 어떠한 용기에 담긴 샘플이더라도 Laser Probe가 샘플에 닿게만 고정하거나 Probe를 뒤집은 채 샘플을 한 방울만 떨어뜨려도 입도 분석이 가능하며 분석 후 Probe를 닦기만 하면 되어 세척이 매우 간편합니다.

MICROTRAC 의 제타전위 ( Zeta Potential ) 분석 장비 인 STABINO ZETA 모델은 SPA(Streaming Potential Analysis)원리를 사용하여 일반적인 ELS 제타 전위 분석 범위보다 적어도 6배 이상 넓은 -3000mV ~ +3000mV 범위의 전위값을 분석함으로써 일반적인 ELS원리를 사용하는 장비보다 훨씬 정밀하게 제타 전위를 분석할 수 있으며, 1회 샘플링 후 초고속 적정(pH Titration, Polyelectrolyte Titration, 첨가제 투여 등)을 통해 실시간 제타 전위를 모니터링할 수 있습니다.

STABINO ZETA

MICROTRAC STABINO ZETA와 NANOTRAC FLEX를 결합한 모델은 초고속 적정을 통해 제타 전위(Zeta

potential) 와 동시에 입도분석 까지 실시간으로 확인할 수 있어 pH 조절, 분산제 양의 조절 등의 실험을 통해

샘플의 최적 조성을 매우 빠르고(Titration 및 분석 포함 시간 : 약 10분) 편리하게 분석할 수 있습니다.