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SLS 常見問題解答——德拜圖

來源:美國(guó)布魯克海文儀器公司    2025年12月04日 16:25  
SLS 常見問題解答——德拜圖

德拜圖是一種常見的單角度靜態(tài)光散射(SLS)測(cè)量技術(shù),它使用戶能夠測(cè)量小分子聚合物和膠體(通常Rg < 12 nm)的絕對(duì)重均分子量,此時(shí)高分子的分子尺寸相對(duì)于實(shí)驗(yàn)所用激光器的波長(zhǎng)可忽略不計(jì)(Rg << λ)。而對(duì)于大分子,尤其是中高分子量的聚合物,仍需要進(jìn)行多角度光散射測(cè)量來確定絕對(duì)重均分子量。

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01

靜態(tài)光散射方法介紹

SLS 常見問題解答——德拜圖

與動(dòng)態(tài)光散射(DLS)不同,靜態(tài)光散射是基于光子計(jì)數(shù),所得的光子計(jì)數(shù)率反映了在給定檢測(cè)角度下散射光的總光量。

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02

雙外推法(Zimm圖)

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最著名的靜態(tài)光散射方法之一便是Zimm圖,這是一種針對(duì)濃度和散射角度進(jìn)行的雙重外推,除了能得出重均分子量外,濃度相關(guān)的數(shù)據(jù)還能得出第二維里系數(shù)(A2),而角度相關(guān)的測(cè)量結(jié)果則能得到回旋半徑(Rg),回旋半徑反映了聚合物的分子大小。回旋半徑越大,角度依賴性就越顯著。


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將濃度和角度分別外推為零時(shí),得到的截距即為重均分子量的倒數(shù)(1/Mw)。



03

單外推法(Debye圖)

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靜態(tài)光散射是一種極其強(qiáng)大的用于測(cè)量結(jié)構(gòu)參數(shù)(如分子大小、絕對(duì)重均分子量)的方法,它通常僅適用于諸如 MALS 、廣光動(dòng)靜態(tài)光散射儀系統(tǒng)等儀器。為了使這種方法能在更常見的臺(tái)式光散射儀器上得以應(yīng)用,布魯克海文在納米粒度及Zeta電位分析儀上搭載了“Molecular Weight Debye Measurement”測(cè)量程序,采用Debye原理,利用小分子幾乎不具有角度依賴性的這一特點(diǎn),使用單角度直接測(cè)量小分子的絕對(duì)重均分子量。


04

在 NanoBrook系列儀器上測(cè)試Debye圖

SLS 常見問題解答——德拜圖

這是 NanoBrook 系列儀器上支持的一種靜態(tài)光散射(SLS)測(cè)試形式,在90°角進(jìn)行直角散射測(cè)量。

SLS 常見問題解答——德拜圖

只需簡(jiǎn)單做如下準(zhǔn)備就可以完成測(cè)量:

1、一個(gè)石英比色皿

2、幾毫升過濾后的甲苯

3、配置4-5種不同濃度的樣品

4、溶液的dn/dc 值

SLS 常見問題解答——德拜圖



上圖是對(duì)低分子量聚乙烯吡咯烷酮的測(cè)量,得出其分子量約為50 kDa,A2 值為 5.9×10-4 cm3mol/g2。



折射率增量(dn/dc)隨波長(zhǎng)而變化,特別是對(duì)于聚合物而言,其值會(huì)因溶劑而發(fā)生變化。該數(shù)值可以從一些參考手冊(cè)中查閱獲得。蛋白質(zhì)的 dn/dc 值通常變化較小,因此往往更容易估算。在水溶液中典型的球狀蛋白質(zhì)的 dn/dc 值在 0.179 至 0.188 ml/g之間。

05

結(jié)論

SLS 常見問題解答——德拜圖

在NanoBrook系列儀器上可通過Debye圖測(cè)定分子量。該方法對(duì)半徑小于12 nm的大分子(包括球狀蛋白、膠體及樹枝狀聚合物)均能獲得精確結(jié)果。此外,Debye圖通常也適用于分子量低于100 kDa的無規(guī)線團(tuán)聚合物。


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