毫米级液滴内的空间分辨动态光散射：从布朗扩散到水凝胶微球的溶胀

我们提出了一种新型动态光散射装置，用于以时间和空间分辨率探测限制在毫米级球形液滴内的软物质系统的微观动力学。通过使用特制的光学布局，我们解决了由样品非常规形状引起的折射效应带来的挑战。我们首先通过研究布朗粒子悬浮液的动力学来验证该装置。在液滴内不同位置（因而不同散射角）测得的动力学与在传统光散射装置中对同一样品获得的动力学非常吻合。随后，我们通过研究正在溶胀的聚合物水凝胶微球展示了该装置的能力。凝胶的微观动力学表现出强烈的时间依赖性空间变化，该变化自溶胀开始以来随时间推移而显著改变。最初，微球边缘的动力学远快于核心，表明溶胀不均匀。随着溶胀的进行，动力学变慢并变得更加空间均匀。通过将实验结果与均匀纯弹性球体溶胀动力学的数值和解析计算进行比较，我们确定凝胶链的均方位移偏离了从宏观变形推断出的仿射运动，从溶胀 onset 时的快速类扩散动力学演变为后期的较慢但仍为超扩散的重排。