UV-Vis-spektrofotometri er en teknik, der bruges til at analysere en prøves absorption af lys ved specifikke bølgelængder i det elektromagnetiske spektrums ultraviolette og synlige områder.
Vi kan bruge UV-Vis-data til at lære om metalnanopartiklers egenskaber. Nyttige størrelser omfatter absorptionsforhold (A) ved visse bølgelængder (λ). Det kan også være nyttigt at finde peak-placeringer, og herudfra kan vi beregne estimater af nanopartiklernes diameter.
Nanopartiklers optiske og elektroniske egenskaber varierer med deres fysiske karakteristika, som form og størrelse. Metalnanopartikler har en lang række anvendelser. Især guldnanopartikler er blevet brugt i biologiske og medicinske applikationer som drug delivery-agenter, i elektroniske ledere, i katalyse, sensorer og prober.
Diameteren af guldnanopartikler er relateret til deres peak surface plasmon resonance (SPR)-bølgelængde. SPR for en metalpartikel er den bølgelængde af lys, der får de frie elektroner på metaloverfladen til at oscillere i resonans med det synlige lys. Generelt gælder, at jo større partikelstørrelsen er, desto større er SPR.
Peak-overfladeplasmonværdien kan udtrækkes med UV-VIS-spektrofotometri. Sammen med eksperimentelle parametre kan nanopartiklernes gennemsnitlige diameter estimeres. Følgende ligninger er blevet brugt i litteraturen [1] til at beregne diameteren af guldnanopartikler.
Ligning 1: λspr er peak-SPR-bølgelængden, og λ0, L1, L2 er eksperimentelt bestemte parametre.
Ligning 2: Aspr er absorbansen ved peak-SPR, A450 er absorbansen ved λ = 450nm, og B1, B2 er eksperimentelt bestemte parametre.
Denne nemme, interaktive Jupyter-notebook kan analysere hundredvis af filer med absorbansdata på sekunder. I notebooken har vi i øjeblikket implementeret følgende beregninger:
- Aspr og λspr, absorbansen og bølgelængden ved peak-SPR
- Beregning af vilkårlige absorptionsforhold
- Diameteren som angivet i ligning 1 og 2 med justerbare parametre
- Pass/fail-tests til at bekræfte, om dataene stemmer overens med modellerne, der definerer ligning 1 og 2
- Den relative bredde af peaket ved 90 % af Aspr-værdien
- Mulighed for at plotte et justerbart bølgelængdeområde og normalisere ved en given absorbans samt plottet af tre vilkårlige overlejrede spektre som i figur 1.
- … og mere!
Figur 1: Et spektrum for en prøve af tre guldnanopartikler beregnet med en almindelig kuvette og SpectroWorks™-softwaren.
[1] Haiss W, Thanh NT, Aveyard J, Fernig DG. Determination of size and concentration of gold nanoparticles from UV-vis spectra. Anal Chem. 2007 Jun 1;79(11):4215-21. doi: 10.1021/ac0702084. Epub 2007 Apr 26. PMID: 17458937.
SpectroWorks™ til UV-Vis-spektre og SpectroCuvette™-analyse kommer med API-adgang. Uanset om du er studerende, forsker eller tekniker, kan Colab-notebooks og SpectroWorks™ gøre dit arbejde omkring UV-Vis-spektrofotometre nemmere og hurtigere.