Kleinwinkelröntgenstreuungsanalysen (SAXS) poröser Siliziumdioxid-Nanopartikel

Kleinwinkelröntgenstreuug, oder SAXS, ist eine zerstörungsfreie Technik zur schnellen Messung der Nanopartikel-Größenverteilung. Das SmartLab Mehrzweckdiffraktometer macht SAXS-Messungen zu einer relativ einfachen Aufgabe, selbst für ungeschultes Personal. Hilfreich sind dabei sowohl das präzise Design der optischen Systeme sowie automatischen Anpassungssysteme. Das System ist dabei die beste Wahl für Materialwissenschaften und Entwicklung.

Die Abbildung unten zeigt eine SAXS-Kurve der Messung poröser Siliziumdioxid-Nanopartikel. Die Messung wurde von der Ausrichtung der optischen Systeme bis über die Probenanpassung und die Datensammlung, vollsändig automatisch ausgeführt. Die Probenzusammensetzung ist bekannt, bestehend aus porösen Siliziumdioxid-Nanopartikeln mit Nanoporen. Zur Beschaffung von Informationen sowohl der Nanopartikel-Größenverteilung als auch der Nanoporen-Größenverteilung wurden zwei bestimmte Größen in den Modellen genutzt. Die Simulation der gemessenen Kurve wurde mittels NanoSolver Software berechnet, welche die Kleinste-Quadrate-Approximation nutzt. Die simulierte Kurve wird in derselben Abbildung unten zusammen mit der Gemessenen dargestellt. Darüberhinaus werden die Effekte der zwei ausgeprägten Verteilungen aufgezeigt, gemeinsam mit der Restkurve zur Darstellung der gemessenen und der simulierten Kurven. Offensichtlich ist dabei, dass die Übereinstimmung beider ausgezeichnet ist.

SAXS curve measured from porous silica nanoparticles
Poröse Siliziumdioxid-Nanopartikel

Aus den Fitting-Ergebnissen ergibt sich, dass die Siliziumdioxid-Nanopartikel über eine durchschnittliche Größe von etwa 52 nm verfügen, mit einer relativ breit gefächerten Größenverteilung. Die Poren sind hingegen deutlich kleiner, erheblich einheitlicher und betragen etwa 3 nm in Durchmesser. Der Volumenanteil der Poren, als ein Maß der Porosität, beträgt etwa 30%.


Das SmartLab ist das modernste hochauflösende Diffraktometer auf dem Markt. Vermutlich die auffälligste Neuerung ist die SmartLab Guidance Software, die dem Benutzer mit einem intelligenten Interface ausstattet um durch alle Feinheiten eines Experiments zu führen, beinahe so als hätte man einen Kristallographiexperten direkt an seiner Seite. Read more about SmartLab...