Light Scattering Techniques for the Determination of Mass Diffusivities in Molecular and Particulate Systems

Beschreibung

Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung und Bewertung von Lichtstreuungstechniken, nämlich der dynamischen Lichtstreuung (DLS), der Schattenfotographie-Methode und der differenziellen dynamischen Mikroskopie (DDM) zur genauen Bestimmung von Massendiffusionskoeffizienten in molekularen und partikulären Systemen. Alle oben genannten Techniken basieren auf der zeitlichen Analyse von Schwankungen in der Intensität von gestreutem Licht. Ihre experimentelle Umsetzung unterscheidet sich jedoch erheblich. Während DLS typischerweise gestreutes Licht im Fernfeld erkennt, analysieren die Schattenfotographie-Methode und die DDM das gestreute Licht im Nahfeld. Darüber hinaus beruht die Schattenfotographie-Methode auf der Bildung von Nichtgleichgewichtsfluktuationen der Flüssigkeitsdichte in Gegenwart makroskopischer Temperatur- und Konzentrationsgradienten, während DLS und DDM auf Systeme angewendet werden können, die sich im thermodynamischen Gleichgewicht befinden. In dieser Arbeit wurden DLS und die Schattenfotographie-Methode angewendet, um den Fick-Diffusionskoeffizienten in molekularen Systemen zu bestimmen. DLS- und DDM-Methoden wurden angewendet, um die Partikeldiffusionsfähigkeiten in partikulären Systemen zu bestimmen. Basierend auf den Erkenntnissen werden die Unterschiede zwischen diesen Lichtstreuungstechniken in Bezug auf experimentelle Komplexität, Datenanalyse, Anwendbarkeit auf verschiedene Systeme und erreichbare Unsicherheit identifiziert. Richtlinien bezüglich ihrer Anwendbarkeit für die genaue Bestimmung der Massendiffusivität werden vorgestellt.