噴墨打印單液滴進(jìn)行物理和光學(xué)性質(zhì)量分析
加州大學(xué)河濱分校James F. Davies教授團(tuán)隊(duì)利用MicroFab的微液滴發(fā)生系統(tǒng)將半徑25μm的單個(gè)液滴噴射到用于懸浮的線(xiàn)性四極桿電動(dòng)平衡（LQ-EDB）的捕獲區(qū)域，探索了寬帶光散射方法（Mie共振光譜）的應(yīng)用，以同時(shí)探測(cè)LQ-EDB中含有光活性發(fā)色團(tuán)的液滴的大小和折射率（RI）。
介紹
單粒子懸浮是研究懸浮氣溶膠液滴的光學(xué)、物理和化學(xué)性質(zhì)的常用工具。利用光學(xué)陷阱和電動(dòng)力平衡（EDBs）的方法已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)測(cè)量液滴的化學(xué)反應(yīng)性、表面張力、粘度、折射率（RI）、光吸收系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)和相形貌等。使用光散射方法來(lái)確定懸浮液滴的大小是*常見(jiàn)的，但液滴的光散射取決于它的大小和復(fù)折射率（RI），因此，光學(xué)性質(zhì)必須已知或同時(shí)測(cè)量。
目前光譜尺寸方法已經(jīng)發(fā)展，利用形態(tài)依賴(lài)共振（MDRs）現(xiàn)象，出現(xiàn)在特征波長(zhǎng)的測(cè)量光譜。在激發(fā)這些模式的波長(zhǎng)處的光可以更有效地散射，用光譜儀對(duì)這些光進(jìn)行采樣，可以發(fā)現(xiàn)光譜的強(qiáng)烈增強(qiáng)。MDR的波長(zhǎng)位置是液滴大小和RI的敏感函數(shù)，而MDR的線(xiàn)寬取決于液滴的模階和吸光特性。光譜方法允許同時(shí)檢索球形均勻液滴的大小和RI，并且尺寸、RI和波長(zhǎng)色散特性可以以**高的精度去測(cè)量。
James F. Davies教授帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)將制備好的噴墨打印墨水由MicroFab噴墨打印技術(shù)產(chǎn)生半徑為25μm的微液滴，再使用線(xiàn)性四極桿電動(dòng)平衡（LQ-EDB）和寬帶光散射方法（Mie共振光譜法），對(duì)懸浮液滴的大小和折射率進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)，設(shè)置示意圖如圖1所示，單液滴如圖2所示。
通過(guò)MicroFab噴墨打印產(chǎn)生皮升級(jí)微小液滴后使用線(xiàn)性四極桿電動(dòng)平衡裝置和Mie共振光譜法對(duì)懸浮液滴的尺寸和折射率進(jìn)行同時(shí)測(cè)量。通過(guò)這種方法可以高精度地探測(cè)氣溶膠的物理和光學(xué)性質(zhì)。并且通過(guò)對(duì)聚乙二醇蒸發(fā)、吸濕和顯微鏡觀(guān)察進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明了其測(cè)量的準(zhǔn)確性。噴墨打印技術(shù)提供了一種精確測(cè)量懸浮液滴尺寸和折射率的方法，有助于深入了解氣溶膠的性質(zhì)和在大氣科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
[1] Price C L , Bain A , Wallace B J ,et al.Simultaneous Retrieval of the Size and Refractive Index of Suspended Droplets in a Linear Quadrupole Electrodynamic Balance[J].The Journal of Physical Chemistry A, 2020, 124, 9, 1811–1820.
