Внедрение: 2019 г.

Модуль АЦП E14‑440 был применён в эксперименте по лазерной корреляционной спектрометрии [1]. Авторы изучали различные типы биологических молекул (например, хорошо известную молекулу альбумина) и металлические наночастицы (например, Fe₃O₄) при их связывании в растворах с помощью методов лазерной корреляции и абсорбционной спектрометрии. Использовался полупроводниковый лазер с длиной волны 650 нм, поглощение в данном диапазоне длин волн исследуемых растворов минимально, о чем свидетельствуют полученные спектры.

Рисунок 1. Схема лазерного корреляционного спектрометра: 1 – полупроводниковый лазер 650 нм; 2 – собирающая линза; 3 – ячейка с образцом (объем 1 мл); 4 – система диафрагм; 5 – фотоумножитель (Hamamatsu H10723‑20); 6 – АЦП (L‑Card E14‑440); 7 – компьютер.

Также применённая авторами абсорбционная спектрометрия в целом позволила определить химический состав исследуемых растворов, но этот метод также может быть использован для оценки динамики образования агрегатов в растворах наночастиц. Спектрометрия поглощения в работе реализована с помощью оптического анализатора спектра Hamamatsu C10082SAN и прожектора UV‑VIS Hamamatsu L10290 (дейтерий + галогенные лампы) (рисунок 2). Диапазон полученных спектров составляет 300‑850 нм, что позволяет оценивать параметры поглощения раствора в широком диапазоне частот от ближнего ультрафиолетового до ближнего инфракрасного излучения.

Рисунок 2. Схема измерения спектров поглощения растворов: 1 – источник излучения УФ‑ВИС (дейтериевые + галогенные лампы); 2 – широкополосный световод; 3 – апертурная система; 4 – кювета с образцом (объем 1 мл); 5 – анализатор спектра (Hamamatsu С10082САН).

Были получены спектры поглощения и распределения наночастиц по размерам в растворах биомолекул и наночастиц металлов, а также их смесей. На рисунке 3 показаны спектр и распределение по размерам молекул человеческого сывороточного альбумина в растворе.

Рисунок 3. Распределение молекул человеческого сывороточного альбумина в растворе (слева); спектр поглощения для раствора человеческого сывороточного альбумина (справа).

На рисунке 4 показан спектр и распределение по размерам в растворе ферромагнитной жидкости (наночастицы Fe₃O₄ с концентрацией 1 мг/мл в воде). 

Рисунок 4. Распределение наночастиц магнитной жидкости по размерам (слева); спектр поглощения для раствора магнитной жидкости (справа).

В данной работе авторы сравнили результаты спектрометрии поглощения и лазерной корреляционной спектрометрии растворов альбумина и магнитных наночастиц. Показано, что комбинация этих методов дает более полную информацию о характере взаимодействия наночастиц в растворах, главным образом – о типах образующихся кластеров.

Исследование было частично поддержано FASIE (№ 13463GU/2018 от 20.07.2018).

Источник:

E.K. Nepomnyashchaya 2019 J. Phys.: Conf. Ser. 1368 022041.

Разработчик: Непомнящая Е.К. (Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций)