موضوع مقاله : تجهیزات

عنوان مقاله : بررسی عوامل موثر در پخش شدن مناسب نمونه‌ها برای تصویربرداری با TEM

بررسی عوامل موثر در پخش شدن مناسب نمونه‌ها برای تصویربرداری با TEM

تاریخ : 1396/01/24تعداد بازدید : 1744

یکی از رایج‌ترین روشها برای تصویربرداری TEM از نمونه‌های پودری، پخش کردن مناسب آنها روی گرید و سپس خشک کردن آنها است. اگر نمونه‌ها خوب پخش نشوند، امکان مطالعه صحیح روی آنها وجود نخواهد داشت. در این مقاله به بررسی عوامل موثر بر پخش شدن نانوذرات پرداخته شده است.

ریشه چسبیدن نانوذرات به هم و آگلومره شدن آنها، در پتانسیل زتا نهفته است. پتانسیل زتا به عنوان یک پتانسیل الکتریکی در پیرامون ذرات و همچنین سلول‌ها وجود دارد. پژوهش‌های زیادی در مورد این پتانسیل الکتریکی اطراف غشا انجام شده است. سلول‌ها در محلول به علت وجود خاصیت‌های یونی، ترکیبات سازنده غشا (مانند پروتئین‌ها، چربی‌ها و قندها) و پخش بار در سطح غشا آنها، دارای بار الکتریکی در سطح غشا هستند گسترش بار در اطراف غشا، باعث تأثیر بر یون‌های مجاور می‌شود که نتیجه آن افزایش غلظت تعداد یون‌ها (یون با بار الکتریکی مخالف) در فاصله نزدیک غشا می‌شود. بنابراین غشا در محلول توسط یک لایه از یون با بار مخالف محصور شده که به این لایه، لایه ثابت می‌گویند.
 در قسمت بیرونی لایه ثابت، تعداد زیادی از یون‌ها با بار بارهای مختلف وجود دارد که باعث تشکیل یک لایه ابری شکل می‌شود. بنابراین دولایه الکتریکی (Electrical Bilayer) در ناحیه‌ای که سطح غشا در مجاورت محیط مایع اطراف آن وجود دارد، تشکیل می‌شود. این دولایه، توسط دو قسمت مشخص می‌شود:

1. قسمت درونی: شامل یون‌هایی است که به صورت قوی با سطح خارجی غشا اتصال پیدا کرده است؛
2. قسمت بیرونی: یا ناحیه پراکنده که یون‌ها در آن قسمت در حالت تعادل یونی به سر می‌برند.

پتانسیل موجود در این قسمت با افزایش فاصله از غشا کاهش پیدا کرده، تا جایی که به صفر برسد. هنگامی که به محیط مایع اطراف سلول، میزان معینی ولتاژ اعمال شود، سلول ها از طریق بار موجود در غشا به سمت الکترود با قطب مخالف بار غشا حرکت می‌کنند. حرکت سلول‌ها به دلیل اثر ولتاژ خارجی بر لایه ثابت و همچنین بر قسمتی از ناحیه پراکنده و قسمت بینابینی این دو ناحیه در سطح غشا است. این دو قسمت و قسمت بینابینی آن به shear plane معروف هستند و بار الکتریکی موجود در این قسمت، پتانسیل زتا نام دارد.
 پتانسیل زتا به عنوان قسمت کاربردی بار الکتریکی سطح غشا عمل می‌کند. ماهیت محیطی که سلول در آن قرار دارد، میزان یون‌ها و pH محیط بر میزان پتانسیل زتا اثر می‌گذارد. بسیاری از مواد هنگام قرار گرفتن در مایعات و یا آب از خود درجات متفاوتی از پتانسیل زتا را نشان می‌دهند. همچنین مولکول‌های آبی که در مجاورت غشای سلولی وجود دارند، تقریبا بی‌ حرکت هستند و وجود آنها همراه با گروه‌های باردار در سطح غشا باعث تأثیر در انتشار یون‌های متحرک می‌شود. سطح غشای سلول‌های ایزوله شده معمولا دارای بار منفی است. بار موجود در دولایه الکتریکی آن با بار یون‌های مخالف محیط به تعادل می‌رسد. این پتانسیل ایجاد شده در چنین محیط پایایی به صورت تصاعدی با ایجاد فاصله از سطح غشا کاهش می‌یابد. در صورتی که این سطح در طول محیط حرکت کند، یک لایه نازک از محیط همراه با مقداری یون با این غشا حرکت می‌کند. در نتیجه پتانسیلی درسطح غشا به نام پتانسیل زتا ایجاد می‌شود که به وسیله روش‌های سینتیکی مانند الکتروفورز اندازه‌گیری می‌شود و مقدار آن چند میلی‌ولت کمتر از پتانسیل واقعی غشا است. در اغلب سلول‌ها این پتانسیل اندازه‌گیری شده است و بین 10 تا 20 میلی‌ولت است. در غشاهای سلولی، محیط‌های مایع خاص مجاور غشا ممکن است بر فعالیت غشا اثر بگذارند. در نتیجه غلظت یون‌های نزدیک سطح غشا ممکن است از کل یون‌های محیط متفاوت شوند.
اما چگونه پتانسیل زتا روی کلوخه شدن ذرات تاثیر می‌گذارد؟ کاهش پتانسیل زتا موجب کاهش اختلاف پتانسیل بین فاز پخش شده و محیط اطراف آن - که عامل اصلی دافعه بین نانوذرات است - می‌شود. در چنین شرایطی نیروی واندروالسی قدرت عمل پیدا کرده، می‌تواند موجب چسبیدن نانوذرات به یکدیگر شود. از این پدیده در تصفیه خانه‌ها برای زدودن ذرات کلوئیدی استفاده می‌شود. در آنجا، مواد منعقدکننده مانند سولفات آلومینیوم یا آلومینات سدیم به آب اضافه می‌کنند که این باعث لخته شدن و انتقال ذرات معلق در آب می‌شود.
سوالی که در اینجا مطرح می شود این است که چگونه می‌توان نانوساختارهای کلوخه شده را از هم جدا کرد؟ عوامل متعددی در جدا شدن نانوساختارها موثر است که از آن جمله می‌توان به اولتراسونی کردن، افزودن دیسپرسانت مناسب، تغییر pH ، تغییر قدرت یونی محلول و تغییر دما اشاره کرد.

جهت دریافت نسخه کامل مقاله فایل پیوست را دریافت کنید.

میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM