林青雯141837-光散射技術(shù)在軟物質(zhì)中的應(yīng)用

光散射技術(shù)在軟物質(zhì)中的應(yīng)用Speaker：林青雯NO:141837DATE:20光散射技術(shù)在軟物質(zhì)中的應(yīng)用2.光散射基本原理3.動(dòng)態(tài)光散射4.靜態(tài)光散射5.光散射在軟物質(zhì)中的應(yīng)用2.光散射基本原理當(dāng)一束光沿入射方向照射到聚合物稀溶液時(shí)，光束中聚合物分子在光的電磁波作用下極化，形成誘導(dǎo)偶極子，這些振動(dòng)的偶極子成為二次波源，向各個(gè)方向發(fā)射出電磁波這就是散射光的來源。如果分子是靜止的，則散射光和入射光的頻率相同。即彈性光散射(elasticlightscattering)，也稱靜態(tài)光散射(staticlightscattering)。實(shí)際上，任何體系中的分子都存在著熱運(yùn)動(dòng)，由于Dopplar效應(yīng)，使得散射光相對于入射光頻率發(fā)生變化，在入射光頻率附近存在一個(gè)分布，稱之為準(zhǔn)彈性光散射(quasielasticlightscattering)或動(dòng)態(tài)光

散射(dynamiclightscattering)2.光散射基本原理Doppler頻移實(shí)際上,任何均相或多相液態(tài)體系的散射粒子都存在著分子熱運(yùn)動(dòng)或布朗運(yùn)動(dòng),散射體積中諸散射質(zhì)點(diǎn)的位相關(guān)系隨時(shí)間不斷地變化著,其后果是在某處觀察到的散射光強(qiáng)也隨時(shí)間不斷地漲落著,使得散射光的頻率發(fā)生變化,在入射光頻率附近存在一個(gè)分布,這種頻率的變化稱為Doppler頻移,這種頻率的分布稱為頻譜3.光散射動(dòng)態(tài)光散射動(dòng)態(tài)光散射是借助光子相關(guān)原理檢測因布朗運(yùn)動(dòng)及Doppler效應(yīng)而產(chǎn)生的散射光的微小頻移而得到散射質(zhì)點(diǎn)動(dòng)態(tài)行為信息的技術(shù)。由于頻率空間無法直接測量的散射光的微小頻移可以利用快速光子相關(guān)儀在時(shí)間空間中通過時(shí)間相關(guān)函數(shù)來測得,因此,動(dòng)態(tài)光散射又稱光子相關(guān)光譜。靜態(tài)光散射在靜態(tài)光散射中,通過測定時(shí)間平均散射光強(qiáng)的角度和濃度的依賴性,可以精確地得到高聚物的重均分子量MW、根均方旋轉(zhuǎn)半徑<R2g>1/2和第二維里系數(shù)A25.光散射在軟物質(zhì)中的應(yīng)用5.1重均分子量5.2均方旋轉(zhuǎn)半徑〈Ｒ2g〉z和第二維利系數(shù)(A2）5.3平動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)D5.4流體力學(xué)半徑Ｒh5.5反應(yīng)動(dòng)態(tài)過程跟蹤4.1重均分子量重均分子量是聚合物的一種重要物理量。根據(jù)光散射原理，采用靜態(tài)光散射技術(shù)在測定了不同濃度、不同角度的散射光強(qiáng)后，根據(jù)公式用Zimm作圖法進(jìn)行角度、濃度外推，可得到重均分子量MW。光散射還可確定各種類型共聚物的MW和不均勻參數(shù)如果把激光散射和凝膠色譜(GPC)聯(lián)用，可以克服GPC方法中出現(xiàn)的測量結(jié)果振蕩的問題，因?yàn)楣馍⑸淠茏鳛镚PC的分子量檢測器，直接測定淋出液的絕對分子量，而無須進(jìn)行冗長而不準(zhǔn)確的色譜柱標(biāo)定工作4.2均方旋轉(zhuǎn)半徑〈Ｒ2g〉z和第二維利系數(shù)(A2）表征高分子線團(tuán)并判斷溶液中高分子與溶劑分子的相互作用情況均方旋轉(zhuǎn)半徑〈Ｒ2g〉z和第二維利系數(shù)(A2）是研究分子結(jié)構(gòu)強(qiáng)有力的工具。對高分子來說，不同的形狀，如實(shí)心球、長棍及無規(guī)線團(tuán)等，其〈Ｒ2g〉z值有明顯的數(shù)量差異。理論上可以用〈Ｒ2g〉z的數(shù)量級的大小判斷高分子的形態(tài)。第二維里系數(shù)A2是高分子鏈段與鏈段之間以及高分子與溶劑之間相互作用的一種量度。它與高分子－溶劑相互作用參數(shù)(Huggins參數(shù))χ1有關(guān):A2=(0.5－χ1)/v1ρp，式中v1為純?nèi)軇┑哪栿w積，ρp為高聚物密度?？蓮拇耸降玫溅?值，χ1值是判斷溶劑良否的半定量標(biāo)準(zhǔn)。在良溶劑中，高分子線團(tuán)由于高分了鏈的溶劑化作用而舒展，A2是正值，χ1＜0.5。隨著溫度的降低或不良溶劑的加入，χ1值逐漸增大、當(dāng)χ1值大于0.5時(shí)，高分子鏈緊縮，A2為負(fù)值。當(dāng)χ1=0.5時(shí)，A2=0，此時(shí)溶液符合理想溶液性質(zhì)4.3平動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)D

在高分子溶液中，由于分散相的性質(zhì)及其與分散介質(zhì)的相互作用不同，不同的分散相在分散介質(zhì)中的形態(tài)不同。可通過動(dòng)態(tài)光散射測定平動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)D與濃度之間的關(guān)系，判斷體系中大分子鏈或顆粒的形態(tài).通過測定擴(kuò)散系數(shù)的角度依賴性可以判斷體系中高分子線團(tuán)或膠體粒子的形狀.4.4流體力學(xué)半徑Ｒh

流體力學(xué)半徑Ｒh是—個(gè)與高分子具有相同平動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)的等效球體的半徑由Ｒh和靜態(tài)光散射測得的均方旋轉(zhuǎn)半徑〈Ｒ2g〉z可計(jì)算參數(shù)δ。δ反映鏈段密度和體系的多分散性，隨分布寬度的增加而增大，隨鏈段密度的增大而減小。4.5反應(yīng)動(dòng)態(tài)過程跟蹤1表征微乳膠粒子并跟蹤微乳液聚合的動(dòng)態(tài)過程2跟蹤凝膠化過程并可用于表征凝膠的動(dòng)態(tài)行為3判斷高分子溶液的多分散性和分散相密度的變化4研究大分子締合(associating)過程光散射技術(shù)在土壤膠體顆粒相互作用研究中的應(yīng)用*

本文從散射角和懸液顆粒密度兩個(gè)方面討論了光散射技術(shù)在土壤膠體研究中的應(yīng)用條件,探討了土壤膠體顆粒凝聚動(dòng)力學(xué)機(jī)制及形成的聚合體結(jié)構(gòu)特征1光散射應(yīng)用條件研究

(1)散射角度(2)顆粒密度2黃壤膠體顆粒凝聚動(dòng)力學(xué)研究動(dòng)態(tài)光散射法通過跟蹤凝聚過程中散射光強(qiáng)和有效直徑的變化研究黃壤膠體顆粒凝聚的動(dòng)力學(xué)機(jī)制1光散射應(yīng)用條件研究對于動(dòng)態(tài)光散射技術(shù),無論是有效直徑還是粒徑的分布信息,其所有的推算和反演均基于光強(qiáng)自相關(guān)函數(shù),一個(gè)理想的自相關(guān)函數(shù)曲線的標(biāo)志是其能夠平滑地衰減至基線.(1)散射角因此,用動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)研究黃壤膠體顆粒凝聚的動(dòng)力學(xué)機(jī)制散射角的最好選擇為90°~135°1光散射應(yīng)用條件研究(2)懸液顆粒密度理論上講,如果顆粒間不存在相互干涉作用,測得的散射光強(qiáng)應(yīng)該隨顆粒密度的降低而等倍下降,且有效直徑大小基本保持不變因此,滿足光散射測定要求的黃壤膠體懸液初始顆粒密度范圍為1·90×10-3~0·119gL-1。2土壤膠體顆粒凝聚動(dòng)力學(xué)研究在298K、90mmolL-1KNO3體系中,0~80min內(nèi)顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)居于支配地位2土壤膠體顆粒凝聚動(dòng)力學(xué)研究用冪函數(shù)關(guān)系擬合,其決定系數(shù)R2=0·9945。表明黃壤膠體懸液在298K和90mmolL-1KNO3體系中的