DWS RheoLab

Il Reometro veloce e facile da usare basato sulla Diffusing Wave Spectroscopy

Il DWS RheoLab: dalla microreologia alla macroreologia

La necessità di comprendere le proprietà meccaniche di sostanza naturali o artificiali che contengano piccole particelle è diventata uno dei principali campi di interesse per diversi laboratori che lavorano su polimeri, tensioattivi, micelle, addensanti, ecc...

Con il DWS RheoLab queste importanti informazioni possono essere recuperate in maniera facile e veloce, utilizzando un nuovo principio della reologia ottica: lo strumento monitora il movimento termico all'interno del campione, con risoluzione nanometrica, utilizzando la Diffusing Wave Spectroscopy (DWS), e automaticamente traduce questa informazione in dati reologici. Questo approccio è chiamato microreologia, e i dati ottenuti possono essere direttamente comparati con ciò che un reometro meccanico convenzionale misura in modalità oscillatoria in regime viscoelastico lineare.

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Diffusing Wave Spectroscopy (DWS)
Setup di base di un esperimento di DWS in trasmissione geometrica su un campione che contiene particelle in moto Browniano Parte inferiore: dalle fluttuazioni di intensità, vengono ricavati la funzione di correlazione di intensità (ICF) e lo spostamento quadratico medio (MSD) delle particelle.
Setup di base di un esperimento di DWS in trasmissione geometrica su un campione che contiene particelle in moto Browniano Parte inferiore: dalle fluttuazioni di intensità, vengono ricavati la funzione di correlazione di intensità (ICF) e lo spostamento quadratico medio (MSD) delle particelle.

La Diffusing Wave Spectroscopy (DWS) è una tecnica avanzata di light scattering, applicata in prima istanza alla microrheologia [1] e all'analisi granulometrica [2]. Entrambe le applicazioni utilizzano le potenzialità della DWS, in grado di estrarre lo spostamento quadratico medio (mean square displacement - MSD) di particelle disperse in un solvente, dalle misure di fluttuazione temporale di luce retrodiffusa o trasmessa [3]. L'intensità della luce trasmessa fluttua nel tempo, come dimostrato dal pattern granulare visibile anche nella foto. Questo è il risultato sia del movimento delle particelle copite dalla luce nel campione, sia dalla natura collimata della luce.

Le particelle presenti nel campione sono soggette al moto Browniano, che è sensibile alle proprietà reologiche dell'ambiente in cui si muovono le particelle. Il movimento delle particelle costituisce, per questo motivo, uno strumento affidabile per caratterizzare le proprietà reologiche della sostanza.

La misurazione e l'analisi delle fluttuazioni di intensità nel tempo della luce diffusa è simile alla tecnologia del dynamic light scattering(DLS); l'ICF è calcolato per primo, e in seguito, da questa misura, viene ottenuto l'MSD della particella [3]. Nella DWS, comunque, ogni fotone rilevato è diffuso da diverse particelle: perciò la DWS è più sensibile allo spostamento delle piccole particelle rispetto alla DLS, nella quale i fotoni vengono diffusi solo una volta. Mentre la DLS può rilevare movimenti di alcuni nanometri, la DWS invece arriva a misurare movimenti inferiori al nanometro. Ne deriva che la DWS è uno strumento eccellente per studiare campioni con dinamica lenta e non-ergodica come gel, schiume, e sospensioni altamente concentrate. Inoltre, se combinata con rilevatori di fotoni molto veloci, la DWS può misurare lo spostamento di particelle ad alte frequenze, fino a 106 Hz; una frequenza che non è raggiunta da altre tecniche.

[1] Mason, T. G.; Weitz, D. A. Optical Measurements of Frequency-Dependent Linear Viscoelastic Moduli of Complex Fluids, Physical Review Letters 74, 1250-1253 (1995).

[2] Scheffold, F. Particle Sizing with Diffusing Wave Spectroscopy, Journal of Dispersion Science and technology 23, 591-599 (2002).

[3] Weitz, D. A.; Pine, D.J. Diffusing-wave Spectroscopy. In Dynamic Light Scattering; Brown, W., Ed.; Oxford University Press: New York, 652-720 (1993).

Caratteristiche Tecniche

  • Microreologia completamente automatica
  • Applicabile a tutti campioni omogenei trasparenti od opachi
  • Possono essere misurati fluidi con un ampio range di viscosità, da 0.1 mPa∙s fino a 1000 Pa∙s
  • Moduli storage and loss G'(ω), G''(ω) in uno spettro di frequenza da 0.1 Hz fino a 1 MHz (da 0.1Hz a 10MHz con upgrade in pseudo cross-correlation)
  • Range di elasticità da 1 Pa fino a 50 kPa
  • Calcola lo spostamento medio quadratico (MSD) delle particelle
  • Senza contatto. Non vengono applicate forze meccaniche al campione: ideale per studi sulla stabilità o sulla durata di conservazione
  • Monitora processi dipendenti dal tempo
  • Regolazione della temperatura del campione da 4°C fino a 90°C*
  • Stabilità della temperatura < 0.02°C*
  • Design compatto e robusto
  • Cuvette di varie dimensioni
  • Quantità di campione fino a 150 μl (in caso di cella spessa 1 mm)
  • Diverse opzioni disponibili
  • Granulometri ad alte concentrazioni
  • Forum di supporto online per tutti i clienti