Le potentiel zêta est la charge d'une particule dans le plan de cisaillement
Le potentiel zêta correspond à la charge d’une particule au plan de cisaillement. Cette valeur de charge de surface est utile pour comprendre et prédire les interactions entre les particules en suspension. La manipulation du potentiel zêta est une méthode permettant d’améliorer la stabilité des suspensions dans le cadre du développement de formulations, ou au contraire d’accélérer la floculation des particules, par exemple dans le traitement de l’eau. La mesure du potentiel zêta par diffusion de la lumière électrophorétique permet d’évaluer l’impact de différentes stratégies visant à modifier ce potentiel. La diffusion de la lumière électrophorétique repose sur le fait qu’une particule chargée réagit à l’application d’un champ électrique.
Le mouvement des particules dû au champ électrique appliqué est mesuré par diffusion de la lumière. Les particules sont éclairées par une lumière laser et diffusent donc la lumière. La fréquence de la lumière diffusée est fonction de la vitesse des particules due au décalage Doppler. Ceci explique un autre nom pour cette technique : l'électrophorèse laser Doppler. Un second faisceau lumineux (le faisceau de référence) est mélangé au faisceau diffusé afin d’extraire avec une grande sensibilité le décalage de fréquence de la lumière diffusée. La figure ci-dessous illustre le mélange du faisceau diffusé avec le faisceau de référence au niveau du détecteur de potentiel zêta, en bas à droite. L’amplitude du décalage de fréquence mesuré est ensuite utilisée pour déterminer la vitesse des particules.
Disposition optique pour la mesure du potentiel zêta dans le SZ-100
À partir du champ électrique appliqué connu et de la vitesse des particules mesurée, la mobilité des particules est facilement déterminée. Le potentiel zêta est ensuite calculé à partir de la mobilité en utilisant un modèle, dont le plus courant est le modèle de Smoluchowski. Les seuls paramètres requis pour déterminer le potentiel zêta sont la constante diélectrique du liquide, l'indice de réfraction et la viscosité. Cela rend la technique rapide et fiable.
Le champ électrique connu et la vitesse des particules mesurée permettent de calculer la mobilité des particules et, avec le choix du modèle, le potentiel zêta.
De nombreux facteurs environnementaux influencent le potentiel zêta, notamment le pH. Un titrage manuel ou automatique du pH permet d'identifier le point isoélectrique et les plages de potentiel zêta maximal, et par extension, la stabilité prévue.
En pratique, les mesures sont effectuées en ajoutant une petite quantité de suspension ou d'émulsion à la cellule de mesure et en insérant la cellule dans l'instrument. Le logiciel de l'instrument détermine ensuite automatiquement l'intensité du champ électrique appropriée, ajuste l'intensité du faisceau de référence pour garantir le rapport signal/bruit optimal, collecte et analyse les données et présente les résultats à l'utilisateur. Souvent, l'effet de H+ ou d'autres ions sur le potentiel zêta est important. Dans le premier cas, un titrage du pH peut être effectué, et dans le second, la concentration en ions est modifiée (généralement sur une échelle logarithmique) et une série de mesures du potentiel zêta est effectuée. Des économies de main-d'œuvre importantes peuvent être réalisées en utilisant un titrateur automatisé pour ajuster le pH de l'échantillon.
Le potentiel zêta d'un échantillon est généralement utilisé comme indicateur de la stabilité de la dispersion. Des potentiels zêta élevés prédisent une dispersion plus stable. La mesure rapide et précise du potentiel zêta avec le nanoPartica SZ-100V2 permet de mieux comprendre l'agrégation et la floculation dans les échantillons et d'accélérer le développement de formulations stables, qu'il s'agisse de dispersions, d'émulsions ou de suspensions.
La mesure du potentiel zêta, ou attraction/répulsion électrostatique, est importante pour de nombreux secteurs, de l'industrie pharmaceutique à la transformation des minéraux, en passant par le traitement des eaux et les additifs électroniques. Le SZ-100V2 permet une mesure rapide, fiable et précise du potentiel zêta.
Analyseur de nanoparticules
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