可调限域中单个扩散纳米颗粒高度的原位对比度校准

我们研究了带电球形 Au 纳米颗粒在纳米流体狭缝中的行为，作为对称带电限域表面间距的函数。一种称为纳米流体限域装置（NCA）的专用装置使我们能够平行化两个限域表面并连续地使它们接近直至直接接触。使用干涉散射（iSCAT）检测以 2 ms 时间分辨率测量颗粒对比度。我们从玻璃和氧化硅片表面的干涉信号以纳米精度获得限域间隙距离。我们提出了一个三参数模型，将颗粒的光学信号描述为颗粒高度和间隙距离的函数。该模型使用固定在玻璃和基底表面的纳米颗粒进行验证。对于自由扩散的颗粒，颗粒信号包络作为间隙距离的函数以及紧限域下已知颗粒高度被用于原位校准颗粒信号并获得所有自由模型参数。由于大间隙距离下的周期性对比度变化，对于给定对比度值我们得到一组可能的颗粒高度。对于一小段间隙距离范围，这种指定是唯一的，并且颗粒高度可以直接高精度测量。高时间分辨率允许我们测量高度占据概率，其通过 Boltzmann 分布提供了与颗粒所探测的自由能景观的直接联系。因此，通过将结果拟合到基于线性叠加近似（LSA）的物理模型，量化了控制颗粒-玻璃相互作用的物理参数。