
常見問題:在納米顆粒表征的過程中,折射率和吸收率有多重要?
材料的光學性質對其散射行為影響極大,米氏理論(Mie theory) 可完整描述這些現象,因此是最佳分析模型。例如,材料的折射率 n與吸收率 k會直接影響光散射強度。但很多研究納米材料的人員并不清楚材料本身的光學性質,這種情況下該如何處理?
納米顆粒光學性質相關要點
馬爾文 Zetasizer 系列納米粒度電位儀
散射強度與材料屬性直接相關。但對于動態光散射(DLS),盡管實驗設置中常要求輸入材料屬性,這些參數并非必需。
若僅需光強平均粒徑與光強多分散系數(PDI),無論使用何種材料,結果都不受影響。
當需要將光強粒徑分布轉換為體積分布或數量分布時,材料屬性就至關重要。此時必須精確計算每個納米顆粒的散射光量,而米氏理論需要顆粒的折射率與吸收率才能完成預測。
對于小于100nm的微小納米顆粒,材料屬性幾乎無影響,DLS測得的體積分布不會發生明顯改變。
折射率對Zeta電位有影響嗎?
馬爾文 Zetasizer 系列納米粒度電位儀
Zeta 電位計算基于電泳遷移率,僅由分散介質性質決定,與顆粒材料屬性無關。
理論上,測試 Zeta 電位無需輸入任何材料參數;僅軟件操作要求選擇材料,不影響結果。
實操方法:嘗試不同參數觀察效果
馬爾文 Zetasizer 系列納米粒度電位儀
除了了解上述要點外,在具體實驗中,你也可以通過設置不同折射率數值,對比結果差異:
選中已有數據記錄,右鍵編輯。
新建樣品名稱(如:鎢樣品 n=1.6,abs=0.01)。
編輯材料屬性:添加材料名稱、折射率與吸收率 ,確認保存。
按住 Ctrl 鍵同時選中原記錄與新記錄,疊加對比結果。
你會發現:光強分布、Z 均粒徑、多分散系數無差異,僅體積分布會隨材料屬性變化。
此外,可以通過搜索了解納米材料的一些光學性質。
常見納米材料光學參數
馬爾文 Zetasizer 系列納米粒度電位儀
下表列出了一些常見納米材料的光學性質,其中部分來自標準軟件參數。最新的Zetasizer Advance軟件集成了一些列標準材料的光學參數,包含聚苯乙烯、蛋白質、膠體金、SiO2、TiO2、膠體銀、脂質體、磁鐵礦和赤鐵礦,軟件截圖附于文末。
常用納米材料光學參數表(633nm氦氖激光,Zetasizer系列適用)

#“通過直角光散射和濁度對脂質體進行光學表征" Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes 1467, 1, 219-226 (2000)
* “通過納米顆粒跟蹤分析測量折射率揭示了胞外囊泡的異質性" 《細胞外囊泡雜志》2014年,3卷:25361 DOI: 10.3402/jev.v3.25361 (2014)
+ 此外,聚合物數據庫上的“非晶孔分子折射率"中也有相關列表。

圖1 Zetasizer Advance軟件中的部分納米材料光學參數列表
綜上所述,即使不輸入折射率與吸收率,我們仍可通過 DLS 獲得納米顆粒的有效測試數據。