UV-Vis Spektroskopische Charakterisierung von Nanomaterialien in wässrigen Medien

Die UV-Vis-Spektrophotometrie ist eine etablierte, einfach zu bedienende und kostengünstige Technik zur Messung der Größe, Konzentration, des Aggregationszustands und des Brechungsindex von Nanomaterialien. UV-Vis bietet ein nichtinvasives und schnelles Echtzeit-Screening und die Bewertung der Eigenschaften von Nanomaterialien mithilfe einfacher Absorptionsmessungen. UV-Vis ist außergewöhnlich einfach.

Die Proben erfordern wenig Vorbereitung, und die Software hat nur wenige Variablen und ist einfach zu bedienen. Schalten Sie das UV-Vis-Spektrometer für mindestens 20 Minuten ein, damit sich die Lampe aufheizen kann. Laden Sie die Software und wählen Sie Gerät anschließen Wählen Sie die Option Spektrum-Scan aus dem Modusfenster, das die Betriebsmodi anzeigt.

Klicken Sie in der Software auf Instrument und gehen Sie in der Befehlsleiste zu Einstellungen, wählen Sie Parameter für spectrum Scan und passen Sie dann die Einstellungen für die Messung an. Wechseln Sie zur Registerkarte Instrument, und wählen Sie ABS für den Datenmodus und Schlitzbreite von 1,5 aus. Wechseln Sie zur Registerkarte Wellenlängenscan und legen Sie eine Anfangswellenlänge von 680 Nanometern, eine Endwellenlänge von 380 Nanometern und eine Scangeschwindigkeit von 400 Nanometern pro Minute fest.

Füllen Sie nach dem Einstellen der Parameter zwei Küvetten mit einem Milliliter Ultrareines Wasser und legen Sie sie in den Referenz- und Probenzellenhalter, um den Lichtweg abzudecken. Schließen Sie die Geräteabdeckung und fahren Sie mit der Leerkalibrierung fort, indem Sie in der Befehlsleiste leer und dann OK auswählen. Nehmen Sie eine 500-Mikroliter-Subprobe jeder Gold-Nanopartikelprobe und bereiten Sie eine Verdünnung mit 500 Mikrolitern Reinstwasser vor. Die Verdünnungen in Ein-Milliliter-Küvetten mit einer Endkonzentration von 25 Mikrogramm pro Milliliter geben.

Führen Sie eine leere Kalibrierung durch. Ersetzen Sie nach der Blindkalibrierung eine der blinden Küvetten im Probenzellhalter durch eine Goldnanopartikelprobe, wobei die Referenzküvette unberührt bleibt. Wählen Sie in der Befehlsleiste measure Start aus, um den Scan auszuführen.

Führen Sie drei Spektrumscans für jede verdünnte Gold-Nanopartikelprobe und unbekannte Probe durch. Extrahieren Sie die experimentellen Rohdaten für jede Messung in eine tabellenkalkulationskompatible Datei. Wählen Sie im Scan Eigenschaft aus, wechseln Sie in der Befehlsleiste zur Registerkarte Drucken/Exportieren, klicken Sie auf Daten, Spektrum und Parameter, und drücken Sie OK. Klicken Sie in der Befehlsleiste auf Speichern und speichern Sie die Daten als xls-Datei.

Notieren Sie sich die maximale Absorptionswellenlänge und Lambda für jeden der Messwerte und zeichnen Sie sie in der bereitgestellten Vorlage auf. Zeichnen Sie eine Kalibrierkurve mit dem Durchschnitt des maximalen Lambda im Vergleich zur Nanopartikelgröße, indem Sie Daten auswählen, Diagramm einfügen, Streudiagramm, Trendlinie und Polynomkurve hinzufügen. Um die Polynomgleichung für die Kalibrierkurve einzuschließen, wählen Sie in der Befehlsleiste Trendlinienoptionen und Gleichung im Diagramm anzeigen aus.

Berechnen Sie schließlich die Größe der unbekannten Goldnanopartikelprobe, indem Sie die Polynomgleichung aus der Kalibrierkurve isolieren, um den Mittelwert für das unbekannte maximale Lambda unter Verwendung einer Ableitung der quadratischen Formel anzupassen. Unter den sechs Labors zeigte die maximale Wellenlänge eine enge Wiederholbarkeit, während die maximalen Absorptionsergebnisse einen verstreuteren Bereich von Datenwerten für verschiedene Goldnanopartikelgrößen aufwiesen. Die Bereiche und Gesamtmittelwerte für jede Gold-Nanopartikelgröße sind hier dargestellt.

Der maximale Z-Score-Wert für Lambda max wurde von Labor drei für die 5-Nanometer-großen Nanopartikel gemeldet, und der höchste Z-Score für maximale Absorption wurde von Labor eins für 40-Nanometer-große Nanopartikel gemeldet. Die meisten Partner berechneten die Größe des unbekannten Nanopartikels auf 76 bis 80 Nanometer, wobei Labor fünf einen Ausreißer von 109 Nanometern meldete. Die Z-Scores für unbekannte Größen wurden für alle Labore zwischen minus 0,25 und minus 0,56 berechnet, mit der einzigen Ausnahme, die von Labor fünf gemeldet wurde, das den höchsten positiven Z-Score von 2,03 aufwies.

Stellen Sie sicher, dass die Parameter und Einstellungen korrekt angepasst wurden. Die verdünnten Proben müssen vor der Messung mit dem UV-Vis frisch zubereitet werden. UV-Vis kann leicht mit anderen Werkzeugen wie TEM, DLS und AFM kombiniert werden, um eine Vielzahl von Attributen zu messen, wenn Benutzer ihre Probe umfassender charakterisieren möchten.