纳米颗粒的折射率与吸收率有多重要？

在纳米颗粒表征的过程中，折射率和吸收率有多重要？

材料的光学性质对其散射行为影响极大，米氏理论（Mie theory ）可可完整描述这些现象，因此是最佳分析模型。例如，材料的 折射率n和吸收率 k会直接影响光散射强度。但很多研究纳米材料的人员并不清楚材料本身的光学性质，这种情况下该如何处理？

纳米颗粒光学性质相关要点 （马尔文帕纳科 Zetasizer 系列纳米粒度电位仪）

1. 散射强度与材料属性直接相关。但对于动态光散射（DLS），尽管实验设置中常要求输入材料属性，这些参数并非必需。
o 若仅需光强平均粒径与光强多分散系数（PDI），无论使用何种材料，结果都不受影响。
o 当需要将光强粒径分布转换为体积分布或数量分布时，材料属性就至关重要。此时必须精确计算每个纳米颗粒的散射光量，而米氏理论需要颗粒的折射率与吸收率才能完成预测。

2. 对于小于100nm的微小纳米颗粒，材料属性几乎无影响，DLS测得的体积分布不会发生明显改变。

折射率对zeta电位有影响吗？

Zeta 电位计算基于电泳迁移率，仅由分散介质性质决定，与颗粒材料属性无关。理论上，测试 Zeta 电位无需输入任何材料参数；仅软件操作要求选择材料，不影响结果。

实操方法：尝试不同参数观察效果

除了上述两点，您还可以模拟折射率值来看看会发生什么：

• 例如，您可以自己验证材料特性的效果。为说明如何做到这一点，首先编辑一个现有的数据记录（突出显示记录，右键单击，编辑记录）。之后，给它一个新的样品名称[例如 “钨样品，n=1.6 和 abs=0.01”]。然后，您可以编辑材料特性[点击旁边的虚线框，添加，输入材料名称及其相关的折射率和吸收]，然后确认。结果，您文件中会出现一个包含新分析参数的原始记录副本。通过突出显示这两个记录[按住Ctrl键并突出显示两者]，现在可以叠加并比较这两种不同方法的结果。您随后可以确认在强度分布结果上没有差异（对于z-average和多分散度也是如此）。因此，您可以直接观察散射材料的材料特性变化对体积分布的影响。
• 此外，一些纳米材料的光学特性可以通过线上搜索找到。例如，下面是常见纳米材料的折射率和吸收值的简短列表。澄清一下，这是针对波长为λ=632nm的氦氖激光器（用在Zetasizer中）。

除了了解上述要点外，在具体实验中，你也可以通过设置不同折射率数值，对比结果差异：

1. 选中已有数据记录，右键编辑。
2. 新建样品名称（如：钨样品 n=1.6，abs=0.01）。
3. 编辑材料属性：添加材料名称、折射率与吸收率 ，确认保存。
4. 按住 Ctrl 键同时选中原记录与新记录，叠加对比结果。

你会发现：光强分布、Z 均粒径、多分散系数无差异，仅体积分布会随材料属性变化。
此外，可以通过搜索了解纳米材料的一些光学性质。

常见纳米材料光学参数

下表列出了一些常见纳米材料的光学性质，其中部分来自标准软件参数。最新的Zetasizer Advance软件集成了一些列标准材料的光学参数，包含聚苯乙烯、蛋白质、胶体金、SiO2、TiO2、胶体银、脂质体、磁铁矿和赤铁矿，软件截图附于文末。

^# “通过直角光散射和浊度对脂质体进行光学表征” Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes 1467, 1,  219-226 (2000)
* “通过纳米颗粒跟踪分析测量折射率揭示了胞外囊泡的异质性” 《细胞外囊泡杂志》2014年，3卷:25361 DOI: 10.3402/jev.v3.25361 (2014)
+ 此外，聚合物数据库上的“非晶孔分子折射率”中也有相关列表。

图1 Zetasizer Advance软件中的部分纳米材料光学参数列表

综上所述，即使不输入折射率与吸收率，我们仍可通过 DLS 获得纳米颗粒的有效测试数据。