Recherche sur les nanoparticules

Le champ de recherche sur les nanoparticules couvre un large éventail de domaines allant de la chimie à la physique et aux sciences des matériaux. Le contrôle de la morphologie à l'échelle nano permet un contrôle précis des propriétés du produit final.

La dimension particulaire, la morphologie et la composition doivent être appréhendées pour produire des matériaux avec différentes propriétés. Ces nouvelles substances ont des propriétés qui différent de la version originale de ces mêmes matériaux. Par exemple, les nanoparticules peuvent augmenter la force et la résistance des métaux et des céramiques et elles peuvent rendre les enduits protecteurs transparents. Certains domaines d'application des nanoparticules incluent les suspensions colloïdales, les nanoparticules métalliques, les bio-polymères et les matériaux à structure nano particulaires.

La diffusion dynamique de lumière (DLS)
Cette technique est idéalement conçue pour la détermination de la taille des particules de l'ordre de grandeur du nanomètre. Le Zetasizer nano de Malvern emploie un système optique breveté qui fournit un niveau exceptionnel de sensibilité et qui permet la détermination de la taille des échantillons qui contiennent de très petites particules et/ou des particules qui sont présentes dans de très faibles concentrations.

De plus, le système optique en rétrodiffusion permet la mesure d'échantillons à des concentrations beaucoup plus importantes que ce que permet l'utilisation d'instruments conventionnels de diffusion dynamique de la lumière utilisant un angle de détection de 90 degrés.

Détermination des forces d'interactions des particules
Si un échantillon de nanoparticule contient des agrégats, alors le produit final dans lequel ils sont incorporés peut finir par contenir des défauts. La stabilité de la dispersion particulaire dépendra de l'équilibre entre les forces de répulsion et d'attraction qui existent entre les particules quand elles s'approchent les unes des autres.

Si toutes les particules ont une répulsion mutuelle alors la dispersion demeurera stable. Cependant, si les particules ont de très faibles ou pas de forces de répulsion alors un mécanisme d'instabilité prendra place par la suite, comme par exemple les phénomènes de floculation, d'agrégation.

La gamme des rhéomètres de Malvern permet l'étude d'un échantillon de matière brute, où les propriétés rhéologiques aident à démontrer si un matériau est stabilisé ou non.

La mesure du potentiel zêta donne le degré de répulsion entre les particules, et par conséquent les effets du changement de la surface de la particule ou de l'environnement peuvent être évalués.

Le potentiel zêta des nanoparticules
Le potentiel zêta d'une particule est la charge globale que la particule acquiert dans un environnement particulier, pouvant être mesuré sur un instrument Zetasizer nano.

L'importance du potentiel zêta mesuré est une indication des forces répulsives présentes qui peut être employé pour prévoir la stabilité à long terme du produit. Si toutes les particules dans la suspension ont un fort potentiel zêta, positif ou négatif, alors elles tendront à se repousser, dans ce cas il n'y aura pas de tendance à ce que les particules s'agglomèrent. Cependant si les particules ont de faibles valeurs de potentiel zêta, alors il n'y aura pas de force pour éviter l'agglomération ou la floculation des particules.

L'effet du pH, de la concentration en additif ou de la force ionique du milieu sur le potentiel zêta et sur les propriétés rhéologiques peut donner des informations pour formuler le produit et lui donner le maximum de stabilité.

L'effet de ces paramètres sur la stabilité de la dispersion de particules peut être automatiquement déterminé en utilisant un titrateur automatique. Le Multi Purpose Titrator (MPT-2) de Malvern est un dispositif capable de réaliser de telles titrations simultanément avec le Zetasizer Nano. De plus, chacun des rhéomètres de la gamme de Malvern peut être utilisé pour fournir des informations complémentaires.

Une vision de la technologie des nano particules