Probing the dynamics and structure of soft matter and out-of-equilibrium materials using 3D-photon correlation spectroscopy

使用 3D 光子相关光谱探测软物质和非平衡材料的动力学和结构

基本信息

  • 批准号:
    EP/K005073/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20.11万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2012 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The aim of this proposal is to set up a state-of-the art so called 3D photon correlation light scattering spectroscopy (3D-PCS) facility, unique to the UK, that will be accessible the UK research community. The use of light scattering to study both the motions and structure of material building blocks is a powerful way to learn about materials. However, in order to investigate a material using light the material normally needs to be highly transparent to light. Unfortunately, most materials are not transparent, but show various degrees of optical turbidity. If one attempts to study such a turbid material using light scattering, the result is normally very difficult or even impossible to interprete. However, the particular light scattering technique termed 3D-photon correlation spectroscopy gets around this problem by using a trick. Generally, when studying a material by the use of light, a laser beam is focused upon your material of interest, light is scattered and you detect the scattered light for some particular scattering angle. By analyzing the time-varying intensity of the scattered light you can work out how the units within your samples that are responsible for the scattering move and by studying how the time-averaged intensity of scattered light varies with the scattering angle you can work out how the scattering units are arranged or what shape they have. The problem comes, as mentioned above, if the sample is turbid. This means that light is generally scattered many times before it exits the sample and the information about the scattering event gets lost. The trick utilized in the 3D-PCS technique, is that the incoming beam is divided into two and each of these two beams is focused into the same sample volume. Here, they both undergo scattering and by analyzing both these scattering events simultaneously, one can find those scattering events where light was only scattered once within the volume and thus no confusion will remain in terms of interpretation. This powerful light scattering technique is thus excellent for studying turbid materials such as many gels, emulsions, biological materials. In fact, materials where it is important to understand the motions and structure of the building blocks over a wide range of time- and length-scales, but where the materials are not optically clear are so common that researchers within physics, chemistry, biology, medicine, engineering etc are interested in having access to this technique. Moreover, since industrially relevant materials are perhaps even more likely to be turbid than the more 'purified' materials used in university labs, the interest in applying this technology to study materials relevant for industrial products such as plastics, pharmaceuticals, personal care products, or advanced materials for drug delivery or batteries is huge.
这项提案的目的是建立一个最先进的所谓的3D光子相关光散射光谱(3D-PCS)设施,独特的英国,这将是访问英国研究界。使用光散射来研究材料构建块的运动和结构是了解材料的一种有效方法。然而,为了使用光研究材料,材料通常需要对光高度透明。不幸的是,大多数材料不是透明的,而是显示出不同程度的光学浊度。如果试图使用光散射来研究这种混浊的材料,结果通常是非常困难的,甚至是不可能的。然而,被称为3D光子相关光谱的特定光散射技术通过使用技巧来解决这个问题。通常,当使用光来研究材料时,激光束聚焦在感兴趣的材料上,光被散射,并且您可以检测到某些特定散射角的散射光。通过分析散射光的时变强度,您可以计算出样品中负责散射的单元如何移动,通过研究散射光的时均强度如何随散射角变化,您可以计算出散射单元如何排列或它们具有什么形状。如上所述,如果样品是浑浊的,问题就来了。这意味着光在离开样品之前通常会被散射多次,并且关于散射事件的信息会丢失。3D-PCS技术中使用的技巧是将入射光束分成两束,并且这两束中的每一束都聚焦到相同的样品体积中。在这里,它们都经历散射,并且通过同时分析这两个散射事件,可以找到光在体积内仅散射一次的那些散射事件,因此在解释方面不会存在混淆。因此,这种强大的光散射技术非常适合研究混浊材料,如许多凝胶,乳液,生物材料。事实上,在很宽的时间和长度尺度上理解构建块的运动和结构很重要的材料,但是材料在光学上不清晰是如此常见,以至于物理学,化学,生物学,医学,工程学等领域的研究人员都有兴趣使用这种技术。此外,由于工业相关材料可能比大学实验室中使用的更“纯净”的材料更容易浑浊,因此将该技术应用于研究与工业产品相关的材料,如塑料,药品,个人护理产品或用于药物输送或电池的先进材料的兴趣是巨大的。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Linear ABC amphiphilic triblock copolymers for complexation and protection of dsRNA
用于络合和保护 dsRNA 的线性 ABC 两亲性三嵌段共聚物
  • DOI:
    10.1039/d2py00914e
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Pugsley C
  • 通讯作者:
    Pugsley C
Characterisation of locust bean gum with asymmetric flow field-flow fractionation (AF4) and light scattering.
  • DOI:
    10.1016/j.carbpol.2023.121286
  • 发表时间:
    2023-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Adam O'Connell;Y. González-Espinosa;F. Goycoolea;P. Schuetz;Johan Mattsson
  • 通讯作者:
    Adam O'Connell;Y. González-Espinosa;F. Goycoolea;P. Schuetz;Johan Mattsson
The structure and dynamics of locust bean gum in aqueous solution
  • DOI:
    10.1016/j.foodhyd.2022.108446
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.7
  • 作者:
    Adam O'Connell;F. Goycoolea;A. Gulotta;P. Holmqvist;P. Schuetz;Johan Mattsson
  • 通讯作者:
    Adam O'Connell;F. Goycoolea;A. Gulotta;P. Holmqvist;P. Schuetz;Johan Mattsson
Protection of Double-Stranded RNA via Complexation with Double Hydrophilic Block Copolymers: Influence of Neutral Block Length in Biologically Relevant Environments.
  • DOI:
    10.1021/acs.biomac.2c00136
  • 发表时间:
    2022-06-13
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Pugsley, Charlotte E.;Isaac, R. Elwyn;Warren, Nicholas J.;Behra, Juliette S.;Cappelle, Kaat;Dominguez-Espinosa, Rosa;Cayre, Olivier J.
  • 通讯作者:
    Cayre, Olivier J.
Characterization of Sodium Carboxymethyl Cellulose Aqueous Solutions to Support Complex Product Formulation: A Rheology and Light Scattering Study
  • DOI:
    10.1021/acsapm.8b00110
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Behra, Juliette S.;Mattsson, Johan;Hunter, Timothy N.
  • 通讯作者:
    Hunter, Timothy N.
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