[화공실험]입도분석 및 제타전위측정 실험 보고서

목차

1. 이론
1.1. 동적광산란법(Dynamic Light Scattering)
1.2. 제타전위(Zeta-Potential)

2. 실험
2.1. DLS 실험
2.2. Zeta potential

3. 응용 및 기술동향
3.1. DLS, Zeta potential의 응용
3.2. 나노 입자의 메디컬 관련 응용

본문내용

시스템 내에는 다양한 크기의 입자들이 혼재하기 때문에 수학적으로 평균 입도 및 분포도가 필요하다. 입도(particle size) 분석은 크게 Microscopy(현미경), Light scattering(광산란법), Particle movement로 분류될 수 있으며, 방법에 따라 입도 분석능이 다르다. 입자의 크기를 측정하거나 모양을 관찰하는 가장 간단한 방법은 현미경을 통해서 관찰하는 방법이지만 고가의 장비와 숙련된 기술이 필요하다. 그러므로 동적광산란법(DLS, Dynamic Light Scattering)을 통해 입자의 크기를, Zeta-potential을 이용하여 입자의 표면 전하를 간접적으로 관찰한다.
1.1. 동적광산란법(Dynamic Light Scattering)
광산란(Light Scattering)은 빛의 산란을 이용하여 고분자 혹은 콜로이드 입자의 분자량, 크기, 모양 등을 분석하는 방법으로, 용액 중에 용질의 브라운 운동에 의하여 굴절률의 변화가 생기며 입사광이 산란된다. 입자가 클수록 빛이 산란되는 정도가 커지는 것을 이용하여 미립자의 크기를 구할 수 있다. Tyndall 현상에서는 산란광의 세기가 파장에 따라 다르다. 본 실험의 입도분석기에서는 빛의 파장 변화를 수반하지 않는 Rayleigh 산란이 나타난다.
산란은 일반적으로 레일리산란(Rayleigh scattering)과 미산란(Mie scattering)으로 나누어지는데 레일리산란은 빛의 파장보다 입자가 더 작을 때 일어나고 미산란은 빛의 파장보다 입자가 더 크거나 비슷할 때 일어난다. 레일리산란의 세기는 아래와 같다.

<중 략>

하지만 동적 광산란법에서 분석하고자 하는 입자는 브라운운동을 하므로 입자를 분석하기위해서는 브라운 운동에 의해 나타나는 도플러효과를 고려해야한다. 브라운 운동(Brownian motion)이란 기체나 액체 분자속에 있는 어떤 입자가 다른 기체, 액체 입자와 무작위적으로 충돌하면서 일어나는 운동이다.

참고 자료

일반화학 제13판. 일반화학교재연구회 옮김. 자유아카데미. 2017
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A0%88%EC%9D%BC%EB%A6%AC_%EC%82%B0%EB%9E%80#cite_ref-3
Atkins’ PHYSICAL CHEMISTRY 10th Edition p725
이정임, 유혁상, 나노 약물전달체의 제조 및 응용
장승훈, 정기준, 압타머 (Aptamer) 개발의 최근 연구 동향
이노현, 산화철 나노입자의 크기에 따른 MRI 조영효과에 관한 연구
심상은, 고분자 입도 분석 기기 및 원리