Advanced

Microgels at ultrahigh densities : a small angle neutron scattering study

Nöjd, Sofi LU (2012) KEMR17 20121
Department of Chemistry
Abstract (Swedish)
Populärvetenskaplig sammanfattning
Microgelpartiklar är runda partiklar som har förmågan att ändra storlek beroende på olika yttre påverkan. I detta projekt har vi tittat på partiklar som blir upp till 10 gånger mindre när temperaturen höjs från 15˚C till 39˚C. Detta beror på att det nätverk som partiklarna är uppbyggda börjar ogilla lösningsmedlet när temperaturen höjs och hellre vill vara nära sig själva vilket medför att de drar ihop sig. Eftersom microgeler kan ändra storlek under kontrollerade former vill man titta på hur de beter sig om man ökar antalet partiklar. Detta kan man sedan jämföra med mer komplicerade system så som proteiner och hur de beter sig i närheten av varandra. För att titta på detta har vi använt oss av neutroner... (More)
Populärvetenskaplig sammanfattning
Microgelpartiklar är runda partiklar som har förmågan att ändra storlek beroende på olika yttre påverkan. I detta projekt har vi tittat på partiklar som blir upp till 10 gånger mindre när temperaturen höjs från 15˚C till 39˚C. Detta beror på att det nätverk som partiklarna är uppbyggda börjar ogilla lösningsmedlet när temperaturen höjs och hellre vill vara nära sig själva vilket medför att de drar ihop sig. Eftersom microgeler kan ändra storlek under kontrollerade former vill man titta på hur de beter sig om man ökar antalet partiklar. Detta kan man sedan jämföra med mer komplicerade system så som proteiner och hur de beter sig i närheten av varandra. För att titta på detta har vi använt oss av neutroner och en metod som gör det möjligt att titta på enbart ett fåtal microgelpartiklar i en lösning med väldigt många. Neutroner stålas på provet, microgelpartiklarna, och beroende på hur stora partiklarna i provet är kommer neutronerna efter kollisionen med partiklarna att böja av åt olika håll. Det går sedan att räkna hur många neutroner som har böjt av i olika vinklar och utifrån det få reda på hur stora partiklarna i provet är och vilken form de har. Det är av olika anledningar komplicerat att räkna ut storleken på partiklar i prover med hög koncentration. För att komma runt det har vi använt en metod som går ut på att proverna blandas på ett visst sätt så att information om enskilda microgelpartklar är det ända som mäts. På så vis kan storleken mätas utan att mängden partiklar stör mätningen. Det visade sig att metoden fungerade bra och information om de enskilda partiklarna kunde erhållas. En storleksminskning med ökad temperatur påvisades vilket var väntat då partiklarna drar ihop sig när temperaturen höjs. Det visades även att storleken inte påverkades mycket när antalet partiklar ökades. Detta bevisar att partiklarna gå in i varandra eftersom deras yttersta skal är väldigt fluffigt. (Less)
Abstract
Microgel particles have been widely investigated for their ability to undergo a volume phase transition due to different stimuli such as solvent quality, pH or salt addition. Their ability to reversibly change their size and thus the volume fraction makes them suitable to perform thorough
studies on intra and inter‐particle interactions and various phase transitions. In this research work
we show how the particle interactions were affected with changing temperature, and thereby volume fraction, in highly concentrated suspensions. For this purpose, the zero average contrast method (ZAC) has been employed, which allows canceling the effects of interparticle interactions
in the scattering data, thus giving information about the form factor... (More)
Microgel particles have been widely investigated for their ability to undergo a volume phase transition due to different stimuli such as solvent quality, pH or salt addition. Their ability to reversibly change their size and thus the volume fraction makes them suitable to perform thorough
studies on intra and inter‐particle interactions and various phase transitions. In this research work
we show how the particle interactions were affected with changing temperature, and thereby volume fraction, in highly concentrated suspensions. For this purpose, the zero average contrast method (ZAC) has been employed, which allows canceling the effects of interparticle interactions
in the scattering data, thus giving information about the form factor of the particles even at very high volume fractions. The results show that at low temperatures, i.e. in the fully expanded state, the microgel size appears almost independent of volume fraction, with a small decrease of the outer
fuzzy shell only at concentrations far above close packing. With increasing temperature we find a shift in the form factor to higher q, which was expected due to a decrease in particle size: particles collapse when water starts to act as a poorer solvent at temperatures above the LCST (Lower Critical
Solution Temperature). This temperature‐induced collapse of the particle size is found to be independent of the effective volume fraction eff even at ultrahigh densities up to eff = 1.7, i.e., far above close packing. These results clearly demonstrate that the temperature‐responsive behavior of the microgels is not altered by the interpenetration of the particles at high densities, and that the effective volume fraction of the microgels is a function of the temperature only. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Nöjd, Sofi LU
supervisor
organization
course
KEMR17 20121
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Fysikalisk kemi
language
English
id
3132359
date added to LUP
2012-11-05 10:06:31
date last changed
2012-11-05 10:06:31
@misc{3132359,
  abstract     = {Microgel particles have been widely investigated for their ability to undergo a volume phase transition due to different stimuli such as solvent quality, pH or salt addition. Their ability to reversibly change their size and thus the volume fraction makes them suitable to perform thorough
studies on intra and inter‐particle interactions and various phase transitions. In this research work
we show how the particle interactions were affected with changing temperature, and thereby volume fraction, in highly concentrated suspensions. For this purpose, the zero average contrast method (ZAC) has been employed, which allows canceling the effects of interparticle interactions
in the scattering data, thus giving information about the form factor of the particles even at very high volume fractions. The results show that at low temperatures, i.e. in the fully expanded state, the microgel size appears almost independent of volume fraction, with a small decrease of the outer
fuzzy shell only at concentrations far above close packing. With increasing temperature we find a shift in the form factor to higher q, which was expected due to a decrease in particle size: particles collapse when water starts to act as a poorer solvent at temperatures above the LCST (Lower Critical
Solution Temperature). This temperature‐induced collapse of the particle size is found to be independent of the effective volume fraction eff even at ultrahigh densities up to eff = 1.7, i.e., far above close packing. These results clearly demonstrate that the temperature‐responsive behavior of the microgels is not altered by the interpenetration of the particles at high densities, and that the effective volume fraction of the microgels is a function of the temperature only.},
  author       = {Nöjd, Sofi},
  keyword      = {Fysikalisk kemi},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Microgels at ultrahigh densities : a small angle neutron scattering study},
  year         = {2012},
}