Zeta Potential Analyzer

ZetaPALS

비극성 및 극성용매의 제타전위(zeta potential) 측정

유기용매, 고전도도 용액, 오일, 점착성용액, 제타전위가 낮은 물질 등...

Phase Analysis Light Scattering 원리 이용

 

전통적인 전기영동법으로는 이동도(mobility)가 아주 작은 물질의 제타전위(zeta potential)를 측정하기가 어렵다. Brookhaven은 이동도가 작은 물질의 zeta potential을 측정할 수 있는 새로운 원리를 이용하는 ZetaPALS를 발매하였다. ZetaPALS는 Bristol University와 Brookhaven이 공동 개발한 신개념 장비이다. 그것은 Phase Analysis Light Scattering원리를 이용하여 zeta potential을 측정한다. 전통적인 광산란법보다 감도가 1000배 이상 더 좋은 이 신기술은 주파수변화스펙트럼(shifted frequency spectrum)에 기초하고 있다. 콜로이드 입자의 정전기적 반발력은 흔히 분산계의 안정성을 이해하는데 중요한 열쇠가 된다. 심지어 비극성용액까지 전기이동도(electrophoretic mobility)를 간단하고 쉽게 측정할 수 있으므로 귀중한 정보를 얻을 수 있다. 수용액이나 기타 극성용액의 zeta potential은 Brookhaven ZetaPlus로 쉽고 빠르게 측정할 수 있다. ZetaPlus의 일반적인 zeta potential 측정범위는 ± 6 ∼ 100mV인데, 그것은 Mobility범위 ± 0.5 ∼ 8x10-8 m2/V-s에 해당한다. 물론, ZetaPALS는 그 측정범위를 능가할 뿐만 아니라, 감도가 1000배만큼 더 좋다.
 

   특징

 ● 유기용매, 오일 또는 점성용액, 고염도(high salt) 용액, zeta potential이 등전점(IEP)에 근접하는 물질의
     zeta potential 측정 가능  
 ● 타 기술에 비해 감도가 1000배 이상 더 좋음.
 ● 일회용 셀을 사용하므로 오염문제가 없으며, 얼라인먼트가 불필요.
 ● 조작이 편리.
 ● 입도분석기능 추가 업그레이드 가능.



 

  작동원리

ZetaPALS는 하전된 콜로이드물질의 전기이동도(electrophoretic mobility)를 측정하기 위해 Phase Analysis Light Scattering기술을 이용한다. 그것의 사촌격인 Laser Doppler Velocimetry(LDV)(종종 Laser Doppler Electrophoresis(LDE)이라고 함) 원리와는 달리, PALS 기술은 센 전기장을 적용할 필요가 없다(전기장이 세면 거기서 발생하는 열로 인한 문제가 발생할 수도 있다). 왜냐하면, 주파수의 위상변화(phase shift)를 측정하는 경우에는, 입자가 그것의 직경보다 더 작은 거리만 움직여도 좋은 결과를 산출할 수 있기 때문이다. 염농도가 3몰이나 되고, 전기장세기가 단지 1∼2 V/cm 일 때도 좋은 결과를 얻을 수 있을 만큼 충분한 입자운동이 일어난다. 게다가, Autotracking기능이 있어서 열에 의한 변화를 보상해준다.

위의 그림은 ZetaPALS 장비의 실제적인 실험 결과를 보여주는 것이다. 중요한 파라미터와 결과를 한눈에 볼 수 있다. 이 실험은 측정을 5번 수행한 것인데, 실험곡선(적색)과 이론적인 곡선(흑색)이 아주 잘 일치한다. Broohaven 장비의 경우에는 사용자가 원하는 결과를 연결되어 있는 칼라프린터에 쉽게 출력할 수 있다.

물론 ZetaPALS는 일반적인 수용성 샘플을 빠르고 쉽게 측정할 수 있다. 그러나 실제적인 강점은 특수한 비극성 샘플을 측정할 수 있다는 것이고, 타 기종에서는 불가능한 이 탁월한 장비만의 성능을 증명하기 위해서 다음 표를 제공한다.

샘플

PALS 측정값

문헌상의 수치

비고

NIST 1980

 -2.51 ± 0.11

-2.53 ± 0.12

 전기이동도 standard

Blood Cells

 -1.081 ± 0.015

-1.08 ± 0.02

 생리학 염수(saline)에 분산

Fe2O3

 +0.013 ± 0.0015

 N.A.

 dodecane에 분산

TiO2

 +0.255 ± 0.010

 N.A.

 톨루엔에 분산

TiO2

 +0.155 ± 0.011

 N.A.

 무수 톨루엔에 분산

TiO2

 -0.503 ± 0.0015

 N.A.

 에탄올에 분산

Casein

 -0.025 ± 0.002

 N.A.

 PEG에 분산 - 점착성

SiO2

 -0.73 ± 0.04

 N.A.

 2.0 M KCl에 분산- high salt

 ZetaPALS로 측정한 전기이동도(Electrophoretic Mobilities) (단위: 10-8 m2/V-s)

DMF, THF, DMSO, MEK 등의 공격성 용매는 ZetaPALS와 특수용매에 내구성이  있는 전극과 유리로 된 샘플셀을 이용하여 쉽게 측정할 수 있다. 그런 시스템을 이용하여 제타전위 측정범위를 확대시킨 것은 Brookhaven ZetaPALS의 탁월한 특징이라고 할 수 있다.
 
 

 규격(Specifications)


 ● 샘플유형 : 투명한 액체에 분산되어 있는 콜로이드성 물질
 ● 입자크기 : 제타전위측정시 0.005 ∼ 30 ㎛
                     입도분석시 0.002 ∼ 3 ㎛
 ● 샘플부피 : 1 ml ∼ 1.5 ml, (입도분석시 최소 0.2 ml)
 ● pH 범위 : 2 ∼ 12.
 ● 전도도 범위 : 0 ∼ 20 S/m. (전도도계: BI-870 Dielectric Constant Meter)
 ● Mobility 범위 : 10-11 ∼ 10-7 m2/V-s
 ● 온도범위 : 5 ℃ ∼ 75 ℃ +/- 0.2 ℃
 ● 측정소요시간 : 10 ∼ 250 초, 보통 30 초
 ● 레이저: 30 mW, (옵션 50 mW)
 ● 전기장세기 : 0 ∼ 60 kV/m
 ● 전극 : Pd(팔라듐)
 ● 셀(cell): 일회용 폴리스티렌 셀, 또는 유리셀(glass cell)
 ● 전원 : 100/115/220/240 VAC; 50/60 Hz; 300 Watts.
 ● 크기 : 267(H) x 635(W) x 445(D) mm. (모니터 제외)