DLSmethoden

DLSmethoden bezeichnen die dynamische Lichtstreuung als Gruppe von Mess- und Auswertungsverfahren zur Bestimmung der Größenverteilung von Partikeln in suspension. Die Methode basiert auf der Brown’schen Bewegung der Teilchen; aus dem Diffusionskoeffizienten lässt sich über die Stokes-Einstein-Beziehung der hydrodynamische Radius ableiten. Typische Instrumente kombinieren Laserlicht, Detektoren in Abhängigkeit vom Streuwinkel, zeitaufgelöste Korrelatoren und eine Temperaturkontrolle. Je nach Aufbau werden verschiedene Streuwinkelbereiche genutzt, etwa im Backscatter- oder im Front-Scattering-Bereich.

Zu den Hauptkategorien der DLS-Methoden gehört die Datenanalyse der Korrelationsfunktion. Aus der gemessenen Intensitäts-Autokorrelationsfunktion g2(τ) lässt sich über g2(τ) = 1 + β|g1(τ)|² der Durchschnittsdiffusionskoeffizient gewinnen, aus dem der Hydrodynamic Radius folgt.

Gängige Auswertungsverfahren umfassen:

- Die Kumulantenmethode, die aus der Korrelationsfunktion den Z-Durchschnitt (Z-Average) des Radius sowie den Polydispersitätsindex (PDI) ableitet. Sie ist robust, liefert aber bei breiter Verteilung nur grobe Informationen.

- Inverse-Laplace-Transform-Verfahren wie CONTIN, CONTIN-LL oder NNLS, die eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der Diffusionskoeffizienten bzw. Radien ausgeben und damit volumen- oder positionsverteilte Größen liefern können.

- Mehrwinkel- bzw. Mehrpegel-DLS (MADLS) zur besseren Auflösung komplexer oder multimodaler Größenverteilungen.

Diese Methoden ermöglichen unterschiedliche Darstellungen der Verteilung, etwa als Z-gewichtete Größe oder als reale Verteilungsfunktionen.

Anwendungen finden sich in der Charakterisierung von Kolloidpartikeln, Polymerlösungen, Proteinen und Nanomaterialien. Wichtige Einschränkungen betreffen Annahmen über Sphärizität, Verdünnung, Vermeidung Mehrfachstreuung, Refraktivindex und Temperaturstabilität. Gute Probenvorbereitung und geeignete Kalibrierung sind entscheidend.