1. DLS (Dynamic Light Scattering) / 动态光散射

动态光散射是一种非侵入性的物理技术,用于测量溶液或分散液中亚微米级颗粒和分子的尺寸分布。其基本原理是,当一束激光照射到悬浮在液体中的颗粒上时,颗粒会因布朗运动而不断地随机移动。这种运动导致从颗粒上散射出的光的强度随时间发生快速波动。DLS通过一个称为自相关函数的数学工具来分析这些强度波动的时间尺度。快速移动的小颗粒会引起强度快速波动,而缓慢移动的大颗粒则引起较慢的波动。通过分析这些波动,可以计算出颗粒的平动扩散系数DtD_t),然后利用斯托克斯-爱因斯坦方程计算出颗粒的流体动力学半径RHR_H)。该技术也被称为光子相关光谱法准弹性光散射

具体数值示例:文中提到,对于一个分散在水中的100 nm羧化乳胶珠样品,DLS测得其PDI为0.01,表明其高度单分散。现代DLS仪器的检测尺寸范围通常在几纳米到几微米之间,文中指出其在检测 <30 nm的颗粒方面优于NTA®技术。

2. Zeta电位 (ZP / Zeta Potential)

Zeta电位,又称动电电位,是衡量胶体颗粒间静电斥力大小的指标,常用于评估胶体稳定性。当带电颗粒分散在液体中时,其表面会吸引相反电荷的离子(反离子)形成一个紧密的斯特恩层,并在其外形成一个较松散的扩散层,这两层共同构成了双电层(EDL)。当对该体系施加电场时,颗粒会向相反电荷的电极移动(电泳)。在这个移动过程中,颗粒会带着一部分紧密结合的流体一起移动,其与周围静止的分散介质之间存在一个假想的边界,称为滑动面(slipping plane)或剪切面。Zeta电位就是定义在这个滑动面上的电位。它的绝对值越高,颗粒间的静电斥力越大,体系越稳定,越不容易发生团聚

具体数值示例:文中提到,通常认为ZP值 > |30 mV| 的分散体是高度稳定的。NIST推荐的参考材料针铁矿在特定条件下应提供 +(32.5±0.12)mV+(32.5 \pm 0.12) \mathrm{mV}ZP值。

3. 流体动力学半径 (RHR_H) / (Hydrodynamic Radius)

流体动力学半径是通过DLS技术测得的颗粒尺寸。它并不是颗粒的真实物理半径,而是定义为一个假设的、与待测颗粒具有相同平动扩散系数的理想硬球体的半径。这个尺寸不仅包括了颗粒的核心,还包括了附着在颗粒表面的溶剂层(水合层/溶剂化层)以及任何吸附的分子(如表面活性剂、蛋白质等)。因此,通过DLS测得的流体动力学半径通常会比通过电子显微镜(如TEM)观察到的颗粒“干态”半径要大。

具体数值示例:文中图5显示,对于平均尺寸约100 nm的乳胶珠,如果错误地将分散介质设置为甲苯,DLS计算出的z-平均尺寸(直径)可达约155 nm,这表明RHR_H的计算结果严重依赖于溶剂参数的正确输入。

4. 表面电位 (Surface Potential)

表面电位是指带电颗粒表面与远离该颗粒的分散介质本体之间的电位差。在胶体化学中,这是一个广义的术语,描述了从颗粒表面到周围介质的电位分布。颗粒最表面的电位被称为能斯特电位ψ0\psi_0),通常无法直接测量。随着与颗粒表面距离的增加,电位会衰减。Zeta电位表面电位在特定位置——即滑动面——的值,是表面电位中唯一可以通过实验测量得到的参数。

ψ=ζekx\psi=\zeta e^{-\mathrm{kx}}

上式描述了从滑动面开始,电位ψ\psi随距离xx的衰减关系,其中ζ\zetaZeta电位κ\kappa德拜-休克尔参数

5. 胶体稳定性 (Colloidal Stability)

胶体稳定性是指胶体颗粒在分散介质中保持均匀分散、抵抗团聚或沉降的能力。其稳定性主要由颗粒间的相互作用力决定。根据DLVO理论,这主要是范德华吸引力静电排斥力的总和。当颗粒间的排斥力(静电排斥力或位阻斥力)足够大,能够克服吸引力时,胶体体系就是稳定的。Zeta电位是衡量静电排斥力的一个关键指标。

具体数值示例:文中提到,一个普遍的经验法则是,当Zeta电位的绝对值大于30 mV(ZP>30mV|ZP| > 30 \mathrm{mV})时,胶体被认为是高度稳定的。然而,文章也强调,具有低ZP(例如10-15 mV)的体系在特定条件下(如低哈梅克常数)也可能稳定。

6. 表面电荷 (Surface Charge)

表面电荷是指纳米颗粒或其他胶体颗粒表面所带的净电荷。这种电荷可以来源于材料本身的化学基团解离(如羧基-COOH解离成-COOCOO^-)、离子在表面的特异性吸附或晶格缺陷。表面电荷是产生双电层Zeta电位的根本原因。需要注意的是,Zeta电位本身并不直接测量表面电荷电荷密度,它只是滑动面上的电位ZP的正负号可以指示表面电荷的极性,但其数值大小与电荷密度之间没有简单的线性关系。

7. 纳米颗粒 (Nanoparticles, NPs) / 纳米材料 (Nanomaterials)

纳米颗粒是至少在一个维度上尺寸处于纳米尺度(通常定义为1-100 nm)的颗粒。纳米材料是包含纳米颗粒或具有纳米尺度内部或表面结构的材料。由于其极高的比表面积和量子尺寸效应,纳米材料通常表现出与其块状材料截然不同的独特的物理化学性质(如电导率荧光磁性等)。

具体数值示例:欧盟指令(2011/696/EU)定义纳米材料为“包含50%或更多尺寸在 1 nm100 nm1 \mathrm{~nm}-100 \mathrm{~nm} 之间的颗粒(按数量计)”的材料。这个定义放宽了严格的100 nm上限,并强调了基于数量的粒径分布的重要性。

8. 粒径 (Particle Size)

粒径是描述颗粒大小的通用术语。不同的测量技术会给出不同定义和数值的“粒径”。例如,DLS测量的是流体动力学半径电子显微镜TEMSEM)测量的是颗粒的投影直径;原子力显微镜AFM)测量的是颗粒的高度和宽度;而基于沉降的技术(DCS)测量的是斯托克斯等效直径。因此,在报告粒径时,必须指明所用的测量技术。

9. 物理胶体化学 (Physical Colloid Chemistry)

物理胶体化学是物理化学的一个分支,研究胶体分散体系的物理性质、行为和理论。它涵盖了胶体颗粒的制备、表征、颗粒间的相互作用力(如DLVO理论)、胶体动力学性质(如布朗运动、扩散、沉降)以及界面现象(如吸附双电层结构)等。DLSZeta电位测量技术均源于该领域。

10. 物理化学性质 (Physicochemical Properties)

物理化学性质是指物质所表现出的物理性质(如尺寸、形状、密度、折射率粘度等)和化学性质(如表面官能团、反应活性、结晶度溶解性等)的总称。对于纳米材料,这些性质,特别是粒径表面电荷,共同决定了它们在生物或化学环境中的行为。

11. 表面功能化 (Surface Functionalization)

表面功能化是指通过化学或物理方法在材料(如纳米颗粒)表面引入特定的化学基团或分子的过程。目的是改变材料的表面性质,如增加溶解性、提高生物相容性、引入靶向能力或改善胶体稳定性

具体数值示例:文中提到的PEG化(PEGylation)是一种常见的表面功能化方法,即在颗粒表面接枝聚乙二醇(PEG)链,这可以降低Zeta电位,但通过位阻相互作用来增强稳定性。

12. 结晶度 (Crystallinity)

结晶度是指材料中结晶相所占的体积分数或质量分数。它描述了材料内部原子或分子排列的有序程度。高结晶度的材料具有长程有序的晶体结构,而低结晶度或无定形的材料则缺乏这种有序性。结晶度会影响材料的力学、热学和光学性质。

13. 块状材料 (Bulk Materials)

块状材料是指在三个维度上尺寸都远大于纳米尺度的宏观材料。它们通常不表现出与尺寸相关的量子效应或显著的表面效应。纳米材料的性质通常与其对应的块状材料有显著差异。

14. 电导率 (Conductivity)

电导率是物质传导电流能力的量度,是电阻率的倒数。对于某些材料,当其尺寸减小到纳米尺度时,由于量子限制效应等原因,其电导率会发生显著变化。

15. 荧光 (Fluorescence)

荧光是一种光致发光现象。当某些物质(荧光团吸收特定波长的光子后,会跃迁到激发态,然后迅速(通常在纳秒级)回到基态,并在此过程中发射波长更长的光子。纳米材料(如量子点)的荧光性质常与其尺寸密切相关。

16. 磁性 (Magnetism)

磁性是物质对磁场响应的性质。纳米材料磁性行为(如超顺磁性)可能与其块状材料(如铁磁性)不同,这使其在生物医学(如磁共振成像、靶向药物递送)等领域有重要应用。

17. 溶解 (Dissolution)

溶解是指溶质分散到溶剂中形成溶液的过程。对于纳米颗粒,其溶解速率通常远高于块状材料,因为它们具有极大的比表面积,使得更多的原子或分子暴露于溶剂中。

18. 蛋白质吸附 (Protein Adsorption)

蛋白质吸附是指蛋白质分子附着在固体表面的现象。当纳米颗粒进入生物体液(如血液)时,蛋白质会迅速地吸附到其表面,形成一个被称为“蛋白冠”的动态层,这会改变颗粒的原始物理化学性质(如尺寸、表面电荷),并决定其后续的生物学命运。

19. 蛋白冠 (Protein Corona)

蛋白冠是在纳米颗粒进入生物环境后,由吸附在其表面的蛋白质和其他生物大分子形成的包覆层。它通常分为两部分:一个紧密结合、交换缓慢的“硬冠”和一个疏松结合、交换快速的“软冠”。蛋白冠赋予了纳米颗粒新的“生物身份”,深刻影响其细胞摄取、体内循环时间和毒性。

20. 胶体体系 (Colloidal System) / 分散体 (Dispersion)

胶体体系是一种其中一种物质的微小颗粒(分散相)均匀分散在另一种连续物质(分散介质)中的混合物。胶体颗粒尺寸通常在1 nm到1 µm之间,因布朗运动而保持悬浮,不会因重力而快速沉降。

21. 布朗运动 (Brownian Motion)

布朗运动是指悬浮在流体(液体或气体)中的微小颗粒所进行的不规则、随机的运动。这种运动是由于流体中无数个分子对颗粒进行不均衡的、持续的碰撞所引起的。布朗运动DLS技术测定颗粒尺寸的物理基础。

22. 吸附层 (Adsorbed Layer)

吸附层是指在相界面(如固-液界面)上,由于分子间作用力,一种物质的分子或离子富集在另一种物质表面所形成的薄层。在胶体体系中,颗粒表面通常存在由溶剂分子、离子或稳定剂组成的吸附层

23. 电泳迁移率 (ueu_e) / (Electrophoretic Mobility)

电泳迁移率是带电颗粒在单位电场强度下的迁移速度。它是衡量颗粒在电场中运动快慢的物理量,其大小和方向取决于颗粒的Zeta电位、尺寸、形状以及分散介质粘度介电常数

μe=VE\mu_{e}=\frac{V}{E}

其中 VV 是颗粒速度,EE 是电场强度。Zeta电位的计算正是基于对电泳迁移率的测量。

24. 滑动面 (Slipping Plane) / 剪切面 (Shear Plane)

见上述第2点“Zeta电位”的解释。滑动面是在电泳过程中,移动的胶体颗粒(连同其紧密结合的流体层)与周围静止的分散介质之间的假设边界。Zeta电位被定义为这个平面上的电位

25. 数量粒径分布 (Number Particle Size Distribution)

数量粒径分布是描述样品中不同尺寸颗粒所占数量百分比的分布。它回答了“在所有颗粒中,有多少百分比的颗粒其尺寸在某个范围内?”这个问题。这与基于强度或体积的分布不同。例如,一个样品中即使只有极少数大颗粒,它们也会在强度分布中占主导地位(因为散射强度与半径的6次方成正比),但在数量分布中则几乎可以忽略不计。

26. 散射 (Scattering)

散射是光、声波或其他波在传播过程中遇到障碍物(如颗粒)时,其传播方向发生改变的现象。在DLS中,散射是核心过程。散射光的强度、角度分布和能量变化取决于颗粒的尺寸、形状、折射率以及入射光的波长

27. 波长 (λ\lambda) (Wavelength)

波长是波动在一个振动周期内传播的距离。在光学中,它决定了光的颜色。DLS仪器通常使用特定波长相干单色光,如633 nm(红色氦氖激光)或830 nm(二极管激光)。

28. 弹性散射 (Elastic Scattering) / 非弹性散射 (Inelastic Scattering)

弹性散射是指散射过程中能量守恒,即散射光子与入射光子具有相同能量(和波长)的散射瑞利散射是一种弹性散射非弹性散射则伴随着能量交换,散射光子的能量与入射光子不同。米氏散射在理论上是弹性的,但文中将其与“能量不等”关联,可能是指更广义的散射现象或一个不精确的表述。在DLS的语境下,主要的能量变化(频率变化)是由于多普勒效应,而非量子力学上的非弹性过程。

29. 瑞利散射 (Rayleigh Scattering) / 米氏散射 (Mie Scattering)

这是两种描述光散射的理论模型,取决于散射体尺寸与光波长的相对大小。

30. 强度自相关函数 (ACF) / (Intensity Autocorrelation Function)

强度自相关函数是DLS分析中的核心数学工具。它通过将散射光强度信号在不同延迟时间(τ\tau)下与其自身进行比较,来衡量强度波动的特征时间尺度。对于单分散样品,ACF呈单指数衰减。

G(τ)=1+be2Dtq2τG(\tau)=1+b \cdot e^{-2 D_{t} q^{2} \tau}

通过拟合这个函数,可以得到平动扩散系数DtD_t)。

31. 平动扩散系数 (DtD_t) / (Translational Diffusion Coefficient)

平动扩散系数是衡量颗粒因布朗运动而在流体中扩散快慢的物理量。它与颗粒尺寸、流体粘度和温度有关。在DLS中,它是从自相关函数的衰减率中计算出来的中间参数,用于最终求解流体动力学半径

32. 散射矢量 (qq) / (Scattering Vector)

散射矢量是一个描述散射实验几何构型的物理量。它的大小取决于分散介质折射率non_o)、入射光的真空波长λo\lambda_o)和散射角θ\theta)。

q=4πnoλosin(θ2)|q|=\frac{4 \pi n_{o}}{\lambda_{o} \sin (\frac{\theta}{2})}

它决定了DLS测量的空间分辨率。

33. 折射率 (RI) / (Refractive Index)

折射率是光在真空中的速度与在介质中传播速度之比。它是介质的一个基本光学常数。在DLS和激光衍射等技术中,准确输入分散介质分散相(颗粒)的折射率对于从散射数据中正确计算粒径至关重要,尤其对于发生米氏散射的较大颗粒。

34. 散射角 (θ\theta) / (Scattering Angle)

散射角散射光的传播方向与入射光传播方向之间的夹角。在DLS仪器中,探测器被放置在特定的散射角(如 9090^{\circ}173173^{\circ})来收集散射光。

35. 斯托克斯-爱因斯坦方程 (Stokes-Einstein Equation)

这是连接宏观流体性质与微观颗粒扩散行为的关键方程。它将颗粒的平动扩散系数DtD_t)与其流体动力学半径RHR_H)、流体的绝对粘度η\eta)和绝对温度(TT)联系起来。

Dt=kBT6πηRHD_{t}=\frac{k_{B} T}{6 \pi \eta R_{H}}

其中 kBk_B玻尔兹曼常数。这个方程是DLS计算粒径的理论基础。

36. 玻尔兹曼常数 (kBk_B) / (Boltzmann Constant)

玻尔兹曼常数是一个将温度与能量联系起来的物理常数,在统计力学中至关重要。 具体数值示例:其值为 1.38064852×1023 J/K1.38064852 \times 10^{-23} \mathrm{~J} / \mathrm{K}

37. 绝对粘度 (η\eta) / (Absolute Viscosity)

绝对粘度,也称动力粘度,是衡量流体内部阻力的物理量,即流体抵抗剪切形变的能力。它是斯托克斯-爱因斯坦方程中的一个关键参数,对温度非常敏感。在DLS测量中,必须输入准确的分散介质在测量温度下的粘度值。

38. 回转半径 (RgR_g) / (Radius of Gyration)

回转半径是描述一个物体(如聚合物链或纳米颗粒)质量分布的量度。它定义为物体内所有质量元到其质心的均方根距离。与测量等效球体尺寸的RHR_H不同,RgR_g更能反映物体的实际尺寸和形状。它通常通过静态光散射(SLS)或小角X射线散射(SAXS)测量。

具体数值示例Rg/RHR_g/R_H 的比值可以提供颗粒形状的信息:球形颗粒约为0.78,线团为1.5-2.1,纳米管>2。

39. 相干单色光 (Coherent Monochromatic Light)

这是对激光束性质的描述。单色意味着光由单一波长(或极窄的波长范围)组成。相干意味着光波的相位是相互关联且稳定的。这两个特性对于DLS中产生可分析的干涉图样至关重要。

40. 雪崩光电二极管 (APD) / (Avalanche Photodiode)

雪崩光电二极管是一种高灵敏度的半导体光探测器,能够在内部通过雪崩倍增效应放大光电流,从而能够检测到非常微弱的光信号。它是现代DLS仪器中常用的探测器类型。

41. z-平均尺寸 (z-Average Size)

z-平均尺寸是通过累积量法分析DLS数据得到的主要和最稳定的尺寸参数。它是一个基于强度加权的平均流体动力学尺寸。由于强度与半径的6次方成正比,z-平均尺寸对样品中存在的少量大颗粒或聚集体非常敏感。

42. 多分散指数 (PDI) / (Polydispersity Index)

多分散指数是一个衡量样品粒径分布宽度的无量纲参数,同样由累积量法得出。它反映了样品中颗粒尺寸的均一性。 具体数值示例PDI ≤ 0.1 被认为是高度单分散的;0.1-0.4 为中度多分散;> 0.4 为高度多分散。

43. 累积量法 (Cumulants Method) / CONTIN算法 (CONTIN Algorithm)

这是DLS数据分析中用于拟合自相关函数的两种主要算法。

44. 去离子水 (Deionized Water)

去离子水是指除去了大部分溶解离子的纯水。文中不建议在DLS测量中使用,因为离子的缺失无法屏蔽颗粒间的长程静电相互作用,可能导致测得的尺寸偏大。

45. PEC (Polyelectrolyte Complex)

PEC是聚电解质复合物的缩写。它是由带相反电荷的聚电解质(带电荷的聚合物)通过静电吸引自组装形成的复合物。这类物质在生物材料和药物递送中很常见。

46. 乳析 (Creaming)

乳析是乳液或分散体不稳定的一种形式,其中密度小于分散介质分散相颗粒上浮,在样品顶部形成一层富含颗粒的浓缩层。这与沉降(sedimentation)是相反的过程。

47. 多重散射 (Multiple Scattering)

多重散射发生在高浓度样品中,指的是一个光子在离开样品并到达探测器之前,被多个颗粒连续散射的现象。这会干扰DLS的测量,因为它破坏了单次散射事件与颗粒布朗运动之间的直接关联,通常会导致测得的尺寸偏小。

48. 团聚 (Agglomeration) / 絮凝 (Flocculation)

团聚絮凝是指分散的颗粒聚集在一起形成更大团块的过程,是胶体不稳定的表现。团聚体会在DLS测量中产生极强的散射信号,掩盖单个颗粒的信号,并导致数据质量下降和结果不可靠。

49. 表面活性剂 (Surfactant)

表面活性剂是能够降低液体表面张力或界面张力的物质。在胶体制备中,它们常被用作稳定剂,吸附在颗粒表面,通过静电斥力或位阻斥力来防止颗粒团聚

50. 转动扩散系数 (DrD_r) / (Rotational Diffusion Coefficient)

转动扩散系数是衡量颗粒因布朗运动而发生转动(旋转)快慢的物理量。对于非球形或光学各向异性的颗粒,其转动也会引起散射光强度的波动。在DLS中,这种效应通常表现为在极小尺寸处的一个峰,因为它比平动扩散快得多。

51. TEM (Transmission Electron Microscopy) / 透射电子显微镜

TEM是一种利用高能电子束穿透超薄样品进行成像的显微技术。它具有极高的分辨率,能够直接观察纳米颗粒的形貌、尺寸和内部结构。TEM超高真空下对干燥样品进行成像,因此其测得的尺寸是“干态”尺寸,通常小于DLS测得的流体动力学尺寸

52. NTA® (Nanoparticle Tracking Analysis) / 纳米颗粒跟踪分析

NTA®是一种通过光学显微镜和视频捕捉来可视化和分析液体中单个纳米颗粒运动的技术。它通过跟踪每个颗粒的布朗运动轨迹来计算其平动扩散系数,然后使用斯托克斯-爱因斯坦方程得到每个颗粒的尺寸和浓度。与DLS相比,NTA®对多分散样品的分辨率更高。

53. AFM (Atomic Force Microscopy) / 原子力显微镜

AFM是一种高分辨率的扫描探针显微技术,通过一个微小探针“触摸”样品表面来获得其三维形貌图像。它可以在大气或液体环境中操作,能够提供精确的颗粒尺寸和形状信息,但分析的颗粒数量远少于DLS。

54. DCS (Differential Centrifugal Sedimentation) / 差示离心沉降法

DCS是一种高分辨率的粒径分析技术。它利用高离心力使颗粒在一个密度梯度的液体中沉降。较大或较密的颗粒沉降得更快。通过监测颗粒到达检测器的时间,并应用斯托克斯定律,可以精确地计算出颗粒的尺寸分布。

V=d2g(ρpρf)18ηV=\frac{d^{2} g\left(\rho_{p}-\rho_{f}\right)}{18 \eta}

其中 VV 是沉降速率,dd 是颗粒直径,ρp\rho_pρf\rho_f 分别是颗粒和流体的密度。

55. 激光衍射 (Laser Diffraction)

激光衍射是一种基于光散射粒径测量技术,主要适用于微米级颗粒,但也能延伸到亚微米范围。其原理是,当激光束穿过颗粒分散体时,颗粒会使光发生衍射和散射散射光的角度分布与粒径相关:大颗粒主要在前向产生小角度散射,小颗粒则在更大角度范围内散射。通过分析散射光强度随角度的分布模式,可以反演出粒径分布

56. 动电电位 (Electrokinetic Potential)

见上述第2点“Zeta电位”的解释,动电电位Zeta电位的同义词。

57. 双电层 (EDL) / (Electrical Double Layer)

见上述第2点“Zeta电位”的解释。双电层是在带电表面(如胶体颗粒)与电解质溶液接触时形成的界面层结构。它由紧密吸附在表面的斯特恩层和电荷分布较松散的扩散层组成。双电层的结构决定了颗粒间的静电相互作用和体系的动电现象(如电泳)。

58. 斯特恩层 (Stern Layer) / 扩散层 (Diffuse Layer)

见上述第57点“双电层”的解释。

59. 德拜长度 (Debye Length)

德拜长度1/κ1/\kappa)是描述双电层厚度或静电作用力程的特征长度。它表示表面电位衰减到其值的 1/e1/e(约37%)时与表面的距离。德拜长度与溶液离子强度的平方根成反比,即离子强度越高,双电层被压缩得越厉害,德拜长度越短。

60. 电泳 (Electrophoresis)

电泳是指在外加电场的作用下,分散在流体中的带电颗粒或分子向带有相反电荷的电极迁移的现象。这是Zeta电位测量的基本过程。

61. 能斯特电位 (ψ0\psi_0) / (Nernst Potential)

能斯特电位是指胶体颗粒真实表面上的电位,是双电层电位的最大值。由于无法将测量电极直接放置在颗粒表面,该电位通常无法通过实验直接测量。

62. 德拜-休克尔参数 (κ\kappa) / (Debye-Hückel Parameter)

德拜-休克尔参数德拜长度的倒数(κ=1/Debye Length\kappa = 1/\text{Debye Length})。它出现在描述表面电位随距离衰减的方程中,其值取决于溶液的离子强度、温度和介电常数

63. 相对介电常数 (εr\varepsilon_r) / (Relative Permittivity)

相对介电常数(或称介电常数)是衡量物质在电场中储存电能能力的物理量,反映了介质对静电场的削弱程度。它是计算Zeta电位的亨利方程中的一个重要参数。 具体数值示例:室温下,水(εr=80\varepsilon_{r}=80)、二氧化硅(εr=3.9\varepsilon_{r}=3.9)、苯(εr=2.27\varepsilon_{r}=2.27)。

64. 真空介电常数 (ε0\varepsilon_0) / (Vacuum Permittivity)

真空介电常数是一个基本物理常数,表示电场在真空中的介电性质。

65. 亨利函数 (f(Ka)f(Ka)) / (Henry's Function)

亨利函数是亨利方程中的一个修正因子,其值在1.0到1.5之间变化。它考虑了颗粒尺寸(半径aa)与双电层厚度(由κ\kappa决定)的相对大小对电泳迁移率的影响。

66. 电泳光散射 (ELS) / (Electrophoretic Light Scattering)

电泳光散射是测量Zeta电位的主要技术。它将电泳光散射结合起来。当对样品施加电场时,带电颗粒发生电泳运动。用激光照射这些移动的颗粒,散射光的频率会因多普勒效应而发生偏移(多普勒频移)。通过测量这个频移,可以精确计算出颗粒的电泳迁移率,进而计算出Zeta电位

67. 多普勒频移 (Doppler Shift)

多普勒频移是指波的频率因波源和观察者之间的相对运动而发生变化的现象。在ELS中,移动的颗粒是散射光的“波源”,仪器是观察者。颗粒向探测器运动时,散射光频率增加;远离时,频率降低。频移的大小与颗粒的速度成正比。

68. 等电点 (IEP) / (Isoelectric Point)

等电点是指当调节溶液的pH值时,颗粒的Zeta电位为零的那个特定pH值。在等电点时,颗粒间的静电排斥力消失,胶体体系最不稳定,极易发生团聚和沉降。

69. 零电荷点 (PZC) / (Point of Zero Charge)

零电荷点是指颗粒表面净电荷为零时的pH值。对于仅由H+\mathrm{H}^{+}OH\mathrm{OH}^{-}作为决定电位离子的简单体系(如许多金属氧化物在纯水中),PZCIEP是相同的。但在有其他离子特异性吸附的情况下,两者可能会不同。

70. 离子强度 (Ionic Strength)

离子强度是溶液中所有离子浓度的量度,它综合考虑了离子的浓度和电荷数。离子强度越高,溶液中离子的屏蔽效应越强,导致双电层被压缩,德拜长度减小,Zeta电位的绝对值通常也会降低。

71. DLVO理论 (DLVO Theory)

DLVO理论(以其四位提出者Derjaguin, Landau, Verwey, Overbeek命名)是解释胶体稳定性的经典理论。它认为胶体颗粒间的总相互作用势能是范德华吸引势能和双电层静电排斥势能的加和。这两个力的相对大小决定了颗粒是相互吸引而团聚,还是相互排斥而保持分散。

72. 范德华吸引力 (Van der Waals Attraction)

范德华吸引力是一种存在于所有分子和颗粒间的普适的、短程的吸引力,源于分子间瞬时偶极-诱导偶极的相互作用。在胶体体系中,它总是倾向于使颗粒聚集在一起。

73. 静电排斥力 (Electrostatic Repulsion)

静电排斥力是带有同种电荷的胶体颗粒因其双电层重叠而产生的排斥力。当两个颗粒相互靠近时,它们的扩散层发生重叠,导致重叠区域内的离子浓度升高,渗透压增大,从而产生一个将颗粒推开的排斥力。

74. 哈梅克常数 (Hamaker Constant)

哈梅克常数是一个综合考虑了颗粒和分散介质材料性质(如原子密度、极化率)的参数,用于量化两个宏观物体间的范德华吸引力的强度。哈梅克常数越小,范德华吸引力越弱。

75. 位阻相互作用 (Steric Interaction)

位阻相互作用(或位阻稳定)是另一种提供胶体稳定性的机制。当颗粒表面吸附有长链聚合物(如PEG)时,如果两个颗粒靠近,它们表面的聚合物链会发生重叠和压缩,这会导致体系熵减少和自由能增加,从而产生一种强大的空间排斥力,阻止颗粒团聚