介绍
静态光散射(SLS)是研究纳米和微米尺度材料物理和化学特性的先进而精确的方法之一。该技术基于激光与悬浮在液体或气体介质中的粒子的相互作用，近几十年来在科学研究和工业领域占据了重要地位。通过分析散射光的强度和模式，可以获得有关材料分子量、粒度分布、回转半径 (Rg)和聚集体结构的宝贵信息。
在本文中，我们将研究SLS的工作原理、它与类似方法的区别、应用以及使用该方法的要点。
静态光散射原理
当激光束照射到含有颗粒或分子的溶液中时，部分光会被吸收，部分光会被透射，部分光会被颗粒散射。在SLS方法中，主要关注的是不同角度散射光的强度。
这种分散的强度取决于以下因素：
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粒子或分子的平均分子量。
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样品浓度
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介质和样品的折射率
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测量角度
该方法使用的基本方程是德拜-谢乐方程，它解释了散射强度、分子量和回转半径之间的关系。
SLS和DLS之间的区别
许多人将 SLS 与动态光散射 (DLS)混淆，尽管这两种技术有重要区别：
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SLS（静态）：测量稳定状态下的散射光强度，并提供有关分子的绝对分子量、回转半径和整体结构的信息。
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DLS（动态）：基于散射强度的时间变化，主要用于确定粒度分布和布朗运动。
简单来说，SLS提供“静态和结构”信息，而DLS提供“动态和动力学”信息。
静态光散射装置的主要部件
SLS 系统通常包括以下组件：
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激光光源：产生特定波长的单色、稳定的光。
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比色皿：放置样品的透明容器。
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探测器：记录不同角度散射光的强度。
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温度控制系统：保持环境条件稳定，因为温度变化会影响结果。
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分析软件：计算分子量、回转半径、进行数据分析。
静态光散射的应用
1. 聚合物和生物聚合物
在聚合物行业中，SLS 用于测定数均分子量和重均分子量，并研究聚合物的链结构。对于 DNA、RNA 和蛋白质等生物聚合物，该方法可以提供有关聚集行为以及三级和四级结构的详细信息。
2. 纳米材料和胶体
SLS是研究金属、半导体和陶瓷纳米颗粒的关键方法，可用于研究胶体溶液的聚集速率和稳定性。
3. 制药和生物技术
在抗体、疫苗、重组蛋白等生物制药的研发中，SLS在确定样品的精确分子量和纯度方面发挥着重要作用，也有助于检测蛋白质变性或结构变化的现象。
4.食品工业
静态光散射用于研究乳液、悬浮液和食品蛋白质的稳定性。
SLS 的优势和局限性
好处
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绝对分子量测量，无需参考标准。
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能够确定分子的回转半径（Rg）和整体结构。
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研究聚合物和大分子具有高精度。
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能够与 DLS 和 SEC 等其他方法结合以获得更全面的结果。
限制
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要求样品具有高透明度；灰尘颗粒或杂质的存在会扭曲结果。
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对温度和浓度的变化高度敏感。
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对于非常小的颗粒（小于 10 纳米），准确度会降低。
使用 SLS 的要点
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样品制备：仔细过滤对于去除干扰颗粒至关重要。
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选择合适的波长：它应该适合粒子的尺寸和光学特性。
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设备校准：定期校准对于获得准确的结果至关重要。
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温度控制：特别是对温度变化敏感的生物样本。
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联合分析：最好结合DLS 或 HPLC数据来审查SLS 结果。
SLS 与其他分析技术的比较
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SEC-MALS（色谱法+SLS）：色谱法与多角度光散射的结合，可同时进行分离和分子量测量。
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紫外可见光谱：仅提供光吸收信息，不提供分子量。
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质谱法：具有较高的准确度，但不易用于非常大的大分子。
这种比较表明SLS在大型聚合物和蛋白质的研究中具有特殊的地位。
SLS的未来和新趋势
随着纳米技术和生命科学的进步，SLS技术也发生了变化和改进。一些新趋势包括：
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使用多波长激光器来提高测量精度。
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设计多角度探测器（MALS）以获取 3D 信息。
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将 SLS 与先进的显微镜相结合，同时分析结构和分散性。
结论
静态光散射 (SLS) 是研究分子和粒子的结构、重量和聚集特性的关键且有效的方法。该技术广泛应用于从聚合物和纳米材料到制药和食品工业的各个领域。虽然它需要精心的样品制备和受控的条件，但它提供的信息非常宝贵且独特。
鉴于纳米技术和生物技术的快速发展，预计未来几年SLS将在科学研究和工业应用中占据越来越重要的地位。