محققان می توانند از یک متریک به نام غلظت تعداد ذرات (PNC) برای محاسبه تعداد ذرات در یک نمونه استفاده کنند ، مانند تعداد تیله ها در یک شیشه.
اعتبار: S. Kelley/استودیوی اطلاع رسانی
محققان انستیتوی ملی استاندارد و فناوری (NIST) فرمول ریاضی جدیدی را برای محاسبه غلظت ذرات معلق در یک راه حل تهیه کرده اند. رویکرد جدید ، که نتایج دقیق تری نسبت به روشهای فعلی به همراه دارد ، می تواند برای ارائه دوز صحیح دارو به بیماران ، اندازه گیری میزان نانوپلاستیک در آب اقیانوس و کمک به اطمینان از سطح صحیح مواد افزودنی در محصولات غذایی ، از جمله سایر کاربردها استفاده شود.
محققان یافته های خود را در منتشر کردند شیمی تحلیلیبشر
مهندس NIST ، الیاس پیترسن ، که به آزمایش فرمول جدید کمک کرد ، گفت: “این فرمول جدید پتانسیل کمک به پیشبرد برنامه های کاربردی فناوری نانو مانند بسته بندی و حفظ مواد غذایی و ساخت میکروچیپ ها و دستگاه های الکترونیکی را دارد.” “این روش با اصلاح یک تعصب مشترک که فرض می کند ذرات از نظر اندازه یکنواخت هستند ، به روشهای فعلی بهبود می یابد.”
غلظت تعداد ذرات تعداد ذرات را در یک حجم معینی از گاز یا مایع اندازه گیری می کند. معمولاً در ذرات در سانتی متر مکعب بیان می شود.
یکی از راه های یافتن غلظت ذرات معلق در محلول استفاده از دو متغیر است: کل جرم ذرات موجود در محلول و اندازه آنها. با این حال ، اندازه ذرات می تواند متفاوت باشد. این به توزیع اندازه آنها گفته می شود.
رویکردهای ریاضی فعلی وقتی ذرات تقریباً یکنواخت هستند به خوبی کار می کنند. با این حال ، آنها می توانند نتایج نادرست ایجاد کنند که ذرات از نظر اندازه قابل توجهی متفاوت باشند.
برای درک اینکه چرا توزیع اندازه مهم است ، مسابقه ای را تصور کنید که باید تخمین بزنید که چند آب نبات در یک شیشه وجود دارد. اگر آب نبات ها به اندازه یکسان هستند ، یک دسته از M&S را بگویید ، می توانید از محاسبات سریع برای تخمین تعداد آب نبات های موجود در شیشه استفاده کنید. اما اگر آب نبات اندازه های مختلفی باشد چه می شود؟ بیایید بگوییم که کیت کیت تمام اندازه و فنجان کره بادام زمینی ریز مخلوط شده است. در این حالت ، شما با یک رویکرد متفاوت بهتر خواهید بود.
فرمول جدید ، که توسط محقق سابق NIST Natalia Farkas به دست آمده است ، تغییر در اندازه ذرات را برای نتیجه دقیق تر نشان می دهد.
برای آزمایش فرمول جدید ، محققان آن را در نمونه هایی از نانوذرات طلا در آب به کار بردند. دانشمندان NIST قبلاً این نمونه ها را با استفاده از روشهای آزمایشگاهی متعدد مشخص کرده بودند و اندازه گیری های بسیار دقیقی از غلظت تعداد ذرات واقعی خود را ارائه می دادند. نتایج نشان داد که در حالی که فرمول های قبلی غلظت تعداد ذرات را حدود 6 ٪ بیش از حد ارزیابی می کردند ، فرمول جدید در 1 ٪ از مقدار مستقیم اندازه گیری شده دقیق بود.
محققان سپس فرمول جدید را به عنوان مثال عملی تر به کار بردند: یک عامل ضد پخت و پز که در تولید مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. بر خلاف نانوذرات طلا ، که توزیع اندازه نسبتاً باریک دارند ، ذرات موجود در این ماده از نظر اندازه بسیار متفاوت هستند. در این حالت ، تخمین های فرمول های جدید و قدیمی تا 36 ٪ متفاوت است.
پیترسن گفت: “روش های مختلفی برای محاسبه غلظت تعداد ذرات وجود دارد.” “انتخاب فرمول مناسب می تواند تفاوت بزرگی ایجاد کند.”
مقاله: ناتالیا فارکاس ، جان A. کرامار ، آنتونیو آر. مونتورو بوستوس ، جورج کاسریس ، مونیک جانسون ، ماتیاس روسلین و الیاس جی پیترسن. مشتق غلظت تعداد ذرات از توزیع اندازه: تئوری و برنامه ها. شیمی تحلیلی. منتشر شده به صورت آنلاین 16 مه 2025. doi: 10.1021/acs.analchem.4c05990
Source link