布朗运动的散射光子干涉涟漪:伯恩、佩科拉与动态光散射(DLS)
1976 年 1月1日 · 632.8 nm 氦氖激光器、精密一次性微量聚苯乙烯比色皿与雪崩光电二极管数字相关器
你知道吗?
每一颗纳米微粒在热力学波涛中的踉跄醉步,都在光波干涉的银幕上投下了明灭交替的微秒密码;用爱因斯坦的流体方程解开它,分子的真实腰围立时浮现。
在生物药制剂研发中,纯化后的单克隆抗体或纳米脂质体(LNP)在放进冰箱后,是否悄悄聚集成肉眼看不到的微小团块?要测量溶液中几十纳米颗粒的尺寸,既不需要给它们染色,也不需要把它们冻在电镜铜网上,只需打一束激光——这就是动态光散射仪(Dynamic Light Scattering, DLS,又称光子相关光谱 PCS)。
哥伦比亚大学的布鲁斯·伯恩(Bruce Berne)与斯坦福大学的罗伯特·佩科拉(Robert Pecora)系统构筑了这一理论体系。悬浮在水中的纳米颗粒每时每刻都在遭受万亿个水分子无规则的热撞击,进行永不休止的“布朗运动(Brownian Motion)”。
当一束相干氦氖激光照射样品时,无数颗粒产生的散射光波在空间发生随机相干干涉,在探测器表面投射出斑驳的斑纹。由于颗粒不断随机游走,斑纹光强以微秒级的极快速度剧烈跳动!小颗粒游动得快如脱兔,光强相关性衰减得极其迅猛;大颗粒游动得慢如老龟,光强衰减波澜不惊。
数字相关器芯片高速运算时间自相关函数,精确提取出平动扩散系数 ;