La dispersión de luz dinámica ( DLS ) es una técnica física que se puede utilizar para determinar el perfil de distribución de tamaño de partículas pequeñas en suspensión o polímeros en solución . [1] En el ámbito de DLS, las fluctuaciones temporales generalmente se analizan utilizando la función de autocorrelación de fotones o intensidad (también conocida como espectroscopia de correlación de fotones - PCS o dispersión de luz cuasi-elástica - QELS) .). En el análisis del dominio del tiempo, la función de autocorrelación (ACF) generalmente decae a partir de un tiempo de retardo cero, y una dinámica más rápida debido a partículas más pequeñas conduce a una descorrelación más rápida de la traza de intensidad dispersa. Se ha demostrado que la intensidad ACF es la transformada de Fourier del espectro de potencia y, por lo tanto, las medidas de DLS se pueden realizar igualmente bien en el dominio espectral. [2] [3] DLS también se puede utilizar para probar el comportamiento de fluidos complejos como soluciones de polímeros concentrados.
Una fuente de luz monocromática, generalmente un láser, se dispara a través de un polarizador y dentro de una muestra. La luz dispersa luego pasa a través de un segundo polarizador donde es recolectada por un fotomultiplicador y la imagen resultante se proyecta en una pantalla. Esto se conoce como patrón de motas (Figura 1). [4]
Todas las moléculas en la solución están siendo golpeadas por la luz y todas las moléculas difractan la luz en todas las direcciones. La luz difractada de todas las moléculas puede interferir constructivamente (regiones claras) o destructivamente (regiones oscuras). Este proceso se repite en breves intervalos de tiempo y el conjunto resultante de patrones de motas se analiza mediante un autocorrelador que compara la intensidad de la luz en cada punto a lo largo del tiempo. Los polarizadores se pueden configurar en dos configuraciones geométricas. Una es una geometría vertical/vertical (VV), donde el segundo polarizador permite el paso de luz que está en la misma dirección que el polarizador primario. En la geometría vertical/horizontal (VH), el segundo polarizador permite la entrada de luz que no está en la misma dirección que la luz incidente.
Cuando la luz golpea partículas pequeñas, la luz se dispersa en todas las direcciones ( dispersión de Rayleigh ) siempre que las partículas sean pequeñas en comparación con la longitud de onda (por debajo de 250 nm ). Incluso si la fuente de luz es un láser y, por lo tanto, es monocromática y coherente , la intensidad de dispersión fluctúa con el tiempo. Esta fluctuación se debe a pequeñas partículas en suspensión que experimentan un movimiento browniano., por lo que la distancia entre los dispersores en la solución cambia constantemente con el tiempo. Esta luz dispersada luego sufre una interferencia constructiva o destructiva por parte de las partículas circundantes, y dentro de esta fluctuación de intensidad, se contiene información sobre la escala de tiempo del movimiento de los dispersores. La preparación de muestras, ya sea por filtración o centrifugación, es fundamental para eliminar el polvo y los artefactos de la solución.
La información dinámica de las partículas se deriva de la autocorrelación de la traza de intensidad registrada durante el experimento. La curva de autocorrelación de segundo orden se genera a partir de la traza de intensidad de la siguiente manera:
donde g 2 ( q ; τ ) es la función de autocorrelación en un vector de onda particular, q , y el tiempo de retardo, τ , e I es la intensidad. Los corchetes angulares <> denotan el operador de valor esperado , que en algunos textos se denota con una E mayúscula .