SPT方法在纳米粒子布朗运动观测中的应用

纳米粒子布朗运动特性对Micro-/Nano-PIV的使用和与粒子相关的物理现象的研究有重要意义。观测了200nm荧光粒子的布朗运动,利用单粒子追踪(SPT)算法和自编程序处理图像,获得粒子的均方位移,计算了实验扩散系数Dexp为2.09×10-12m2/s。与Stokes-Einstein公式估计的理论扩散系数Dth相比,二者量阶一致,但实验扩散系数的数值偏小约5%。对相关的实验误差进行了分析。

基于动态光散射技术研究群体自驱动Janus颗粒的增强型布朗运动行为

自驱动Janus颗粒是两侧具有不同性质并可进行自驱运动的非均质颗粒的统称.本文以标称直径为1μm的Pt-SiO_2型自驱动Janus颗粒(以下简称Janus颗粒)为研究对象,利用动态光散射技术(dynamic light scattering, DLS)研究了其在纯水及不同浓度H2O2溶液中的运动行为.实验结果表明:群体Janus颗粒在H2O2溶液中的运动行为表现为增强型布朗运动.随着H_2O_2溶液浓度的增加,DLS测得群体Janus颗粒的有效扩散系数增大且都大于其在纯水中布朗运动时的扩散系数,且其弛豫时间逐渐减小.此外,根据DLS测得的自相关函数反演算推导得到了群体Janus颗粒在极短时间间隔内的均方位移.其结果表明:在相同观测时间间隔下,随着H_2O_2溶液浓度的增大,均方位移增加;在相同浓度的H_2O_2溶液中,随着观测时间间隔的增加,均方位移增加.最后,分析了单粒子追踪技术(single particle tracking,SPT)与DLS两种方法用于研究Janus颗粒运动行为的特点与区别,并指出观测时间间隔是影响DLS和SPT两种方法实验结果的关键因素.