El Laboratorio de Espectroscopías Electrónicas se encuentra situado en la planta baja del edificio de los Servicios Centrales de Apoyo a la Investigación (SCAI) de la Universidad de Málaga. Cuenta con un equipamiento analítico compuesto por un Zetasizer, un fluorímetro en estado estacionario y tiempo resuelto y un láser Flash Photolysis.

Aplicaciones


Zetasizer

  • Medición de tamaño de partícula y potencial zeta (ζ) de dispersiones coloidales tanto para nanopartículas orgánicas e inorgánicas, dispersión de muestras biológicas (proteínas y otros biopolímeros), emulsiones, vesículas, arcillas, sílica, pigmentos y tintas.
  • Estimación del peso molecular en dispersiones coloidales de proteínas y polímeros.
  • Medición, de manera manual, del punto isoeléctrico de dispersiones de partículas o proteínas.
  • Estudio de pureza de proteínas, descartando la presencia de agregados.
  • Medida de potencial zeta de dispersiones coloidales, aguas residuales o emulsiones y determinación de su estabilidad coloidal.
  • Rangos de medida:
⁃ De 0,6 nm a 6 μm para medición de tamaños.
⁃ De 5 nm a 10 μm para medidas de potencial zeta (ζ).
⁃ De 1000 a 2x107 Dalton para medidas de peso molecular.

Fluorímetro

  • Medición de espectros de emisión de fluorescencia de fluoróforos orgánicos, inorgánicos, nanopartículas o muestras biológicas en cualquier disolvente, acuoso u orgánico y en un rango entre el UV cercano y el infrarrojo.
  • Medición de tiempos de vida media de estados excitados.
  • Medición de espectros de emisión y tiempos de vida media de fosforescencia.
  • Análisis de muestras a temperatura variable mediante el empleo del criostato OptistatDN.

Laser Flash Photolysis

  • Medición de espectros de absorción y tiempos de vida media de transientes, tripletes, radicales o iones.
    • Estudio de mecanismos de reacción en reacciones fotoquímicas, transferencia electrónica, fenómenos de transposición o ruptura de enlaces, etc.
    • Estudio de mecanismos de reacción en sistemas biológicos.

Equipamiento


Zetasizer Nano-ZS de Malvern


Zetasizer Malvern
Está equipado con un láser de longitud de onda de 632,8 nm (rojo). Con el Zetasizer Nano es posible medir un amplio número de propiedades de dispersiones coloidales que son el tamaño de partícula, peso molecular (para proteínas y polímeros) y potencial zeta tanto de nanopartículas inorgánicas u orgánicas como de dispersiones de muestras de interés biológico como proteínas u otros biopolímeros, polímeros sintéticos, emulsiones y vesículas así como arcillas, sílica, pigmentos y tintas. De manera manual, es posible medir también el punto isoeléctrico de distintas especies como dispersiones de proteínas o partículas o partículas en suspensión. De igual forma, con el Zetasizer Nano es posible medir otros parámetros como la conductividad de la disolución o pH y cambios de éste si se acopla a un titulador automático (no disponible actualmente). Estos parámetros pueden medirse en un amplio rango de concentraciones. Cuenta a su vez con control de temperatura y es completamente programable.

La medición de tamaño (nanopartículas y muestras biológicas) y peso molecular (muestras biológicas) está basada en la técnica de dispersión dinámica de luz (Dynamic Light Scattering, DLS). El Zetasizer determina el tamaño midiendo en primer lugar el movimiento Browniano de las partículas en la muestra utilizando DLS y trasladando el valor a tamaño utilizando teorías establecidas como la ecuación de Stokes-Einstein.

El Zetasizer Nano ZS es una versátil herramienta de trabajo en el estudio de dispersiones coloidales. Este modelo tiene un rango de medida de tamaños entre de 0.6 nm a 6 μm de diámetro para medición de tamaños, de 5 nm a 10 μm para medición de potencial Zeta y de 1000 a 2x107 Dalton para medición de peso molecular.

El estudio de proteínas mediante esta técnica es muy interesante porque podemos establecer la pureza de una proteína mediante determinación de la existencia de agregados en la muestra. Como el DLS es más sensible a partículas grandes, es posible detectar la presencia de agregados con mayor facilidad y de esta forma determinar la pureza de la muestra. Para proteínas también es interesante la medición del peso molecular, cuya estimación se basa en la medición mediante Static Light Scattering (SLS), que es una media en el tiempo de la dispersión de la luz registrada.

Para emulsiones y vesículas, el DLS también se presenta como una herramienta de medición importante ya que otras técnicas como TEM o AFM pueden alterar o incluso destruir la muestra.

Otro tipo de sistemas con interés que pueden ser medidos con el Zetasizer son tóner, tintas y pigmentos. En el caso de los tóner y tintas líquidas, la calidad de imagen está directamente relacionada con la viscosidad y tendencia de agregación de éstas por lo que un control de las dispersiones nos puede llevar a diseñar tintas de mejor calidad. De igual forma, la estabilidad en la formulación de pigmentos así como su color y tono están altamente relacionados con el tamaño de partícula.
Todas estas mediciones pueden realizarse tanto en medio acuoso como en disolventes orgánicos.

Zeta_potential_schematic
Una segunda importante propiedad que es posible medir con el Zetasizer Nano ZS es el potencial zeta de una dispersión coloidal. Cuando una partícula cargada se suspende en una solución, iones de carga opuesta a la superficial, serán atraídos a la superficie de esta partícula. Mientras que los iones más cercanos a la superficie de la partícula estarán fuertemente unidos a ésta, los iones más alejados estarán unidos más débilmente formando lo que se conoce como capa difusa. En esa capa, existe un límite hipotético donde cualquier ion dentro de ese límite se moverá con la partícula cuando ésta se mueva en el seno del líquido, pero cualquier ion que se encuentre por fuera de este límite se quedará donde se encontraba originariamente. Este límite se conoce como plano de deslizamiento.
Existe un potencial entre la superficie de la partícula y el líquido dispersante, que varía de acuerdo con la distancia desde la superficie de la partícula. Este potencial en el plano de deslizamiento es el que se denomina como potencial zeta.
Este potencial zeta se mide utilizando una combinación de dos técnicas: Electroforesis y Velocimetría Laser Doppler (Laser Doppler Velocimetry, LDV), denominada en algunos casos Electroforesis Laser Doppler (Laser Doppler Electrophoresis, LDE). Este método mide la velocidad del movimiento de una partícula en un líquido cuando se aplica un campo eléctrico sobre éste. Una vez que se conoce la velocidad de la partícula y el campo eléctrico aplicado podemos, usando otras dos constantes de la muestra como la viscosidad y la constante dieléctrica, obtener el potencial zeta de la misma.
El estudio y cálculo del potencial zeta de dispersiones coloidales es de gran interés, pues permite determinar la tendencia a flocular de las partículas dispersas en un líquido. Así, el potencial zeta es muy interesante para sistemas industriales tales como cerámicas, tratamiento de aguas residuales o emulsiones, donde conocer el potencial zeta es un factor importante a la hora de determinar la estabilidad de los sistemas.


Fluorímetro FLS920 de Edinburgh Instruments


Fluorimetro Edinburgh Instruments FLS920
El fluorímetro FLS920 de Edinburgh Instruments está diseñado para registrar espectros de excitación y emisión de fluorescencia tanto en estado estacionario como en tiempo resuelto de tiempos de vida media mediante Time Correlated Single Photon Counting (conteo de fotones simples correlacionados en el tiempo).

Consta de una amplia variedad de fuentes de excitación tanto para medidas en estado estacionario como de tiempo resuelto:
Lámpara de Xenón Xe900 de 400W, dedicada en exclusiva para medidas de fluorescencia en estado estacionario.
Para medidas en tiempo resuelto, se pueden emplear varias fuentes de excitación:
  • Una lámpara pulsada nF900 de hidrógeno de nanosegundos (pulse width 1.0-1.6 ns).
  • Diodos led (pulse width ≈ 500-600 ps) Picoquant PLS-λ con longitudes de onda de 280 nm (λmáx= 284 nm), 310 nm (λmáx= 306 nm), 340 nm (λmáx= 343 nm), 370 nm (λmáx= 376 nm), 450 (λmáx= 458 nm), 500 nm (λmáx= 498 nm) y 600 nm (λmáx= 597 nm).
  • Láser EPL-375 (pulse width <55 ps) de Edinburgh Instruments, con longitud de onda de emisión de 374.6 nm.
  • Lámpara pulsada de microsegundos μF920 de Xenón (pulse width 1.5 a 2.5 μs) para medidas de tiempos de vida de fosforescencia desde 1 ms hasta 10 s.
Controlador de pulsos Picoquant PDL800-B
Tanto los diodos LED como el láser EPL-375, se encuentran conectados a un controlador de pulsos Picoquant PDL 800-B
En cuanto a los detectores, se cuenta con dos fotomultiplicadores.
R2658P, detector con rango de λ 200 a 1000 nm.
R928P, detector con rango de λ 200 a 800 nm y con sistema retardador de señal.


Criostato Optistat acoplado a fluroimetro FLS920
Con este equipo, equipado con una amplio rango de fuentes de excitación así como detectores que cubren desde el UV cercano hasta el infrarrojo cercano, es posible registrar espectros de excitación y emisión de fluorescencia en estado estacionario y obtener medidas de tiempos de vida media de cualquier tipo de fluoróforos tanto orgánicos como inorgánicos así como de nanopartículas o muestras biológicas (proteínas fluorescentes) mediante la técnica de Time Correlated Single Photon counting.
La lámpara pulsada de microsegundos, permite medir igualmente tiempos de vida de estados excitados de fosforescencia. Todos estos análisis pueden realizarse de manera controlada a bajas temperaturas mediante el acoplamiento de un criostato Oxford Instruments OptistatDN.
Esta amplia variedad de fuentes de excitación y detectores, así como el control de temperatura permite abarcar un amplio abanico de análisis de fluorescencia tanto en el campo de la investigación básica como en la nanotecnológica y la industrial.


Laser Flash Photolysis (LFP)


El servicio cuenta con un sistema de Laser Flash Photolysis Luzchem
2013-01-09 10.15.21
LFP-111. Este sistema monta lámparas cerámicas de Xe de 300 W UV-Vis, monocromador de 125 mm, osciloscopio Tektronix TDS 2001C de 50 MHz de ancho de banda y fotomultiplicador compacto. El sistema se encuentra acoplado a un láser de Nd:YAG Lotis TII LS-2132 UTF como fuente de excitación, de longitud de onda fundamental a 1064 nm y tres armónicos a 512, 355 y 266 nm, controlado por un generador de pulsos Quantum Composers 9520 de frecuencias programables.
El sistema de detección cuenta con dos módulos, de transmitancia para el estudio de disoluciones y de reflectancia difusa para el estudio de sólidos.
La técnica de Laser Flash Photolysis es el método más efectivo para estudiar reacciones de especies transitorias de reacción (transientes) como radicales, estados excitados (tripletes) o iones, en sistemas químicos y biológicos, mediante medición directa. Esta técnica permite el estudio de estos transientes en escala temporal de nanosegundos, siendo posible estudiar tanto los tiempos de vida media como los espectros de absorción de los transientes.

Láser

Personal Espectrometría de Masas


JM_Montenegro
Dr. José Mª Montenegro Martos
Técnico responsable
phone_icon40px +34 952 13 4256
email_icon40px jmmontenegro@uma.es
Ubicación Edificio SCAI, Planta Baja AB-11


Stacks Image 93
Stacks Image 36

Documentos de interés