DYNAMICS での分散度の定義は何ですか？ - WKB319096

はじめに

分散度とは、粒子径の均一性の程度を指します。均一性レベルが高い場合、粒子はそのサイズが実質的に同一である、あるいは単分散であると見なすことができます。分散度のパーセントが 15% 未満の場合、均一性のレベルは高いと見なされます。分散度は、動的光散乱の手法では分離できない、異なる分子種の存在によって引き起こされます（サイズの係数が 5 未満の分子種は分離できません）。 100% モノマーを含むピークは、モノマー：八量体の混合液を含むピークよりも分散度が小さくなります。

分散性と分散度

文献や技術文書に見られる可能性のあるさまざまな定義を区別することが重要です。分散度 (Đ) は、IUPAC によって重合度として定義されており、以前は多分散性指数 (PDI) と呼ばれていました。これは Đ = Mw/Mn と定義され、重量平均モル質量および数平均モル質量を使用します。静的光散乱（より大きな分子種では複数の角度で）は、重量平均モル質量の第一原理測定です。動的光散乱 (DLS) 解析では、代わりに Cumulants %Polydispersity または Regularization %Polydispersity のいずれかを指し、ここではモル質量は使用されず、DLS 減衰関数からのデータストリームが使用されます。詳細については、DYNAMICS User's Guide およびこの関連するガイド記事「Why」を参照してください。

DYNAMICS での %PD、分散度指数の定義

DYNAMICS では単に「%PD」として表示される Cumulants %Polydispersity（Cumulants %PD）では、計算は ISO 22413 (2017) 以前に準拠しています。

ここで、µ₁ は第 1 キュムラントで、µ₁ は第 2 キュムラントです。

すべての製造者は累積値 %PD に ISO 定義を使用していますが、累積値の計算方法は、メーカーおよびアルゴリズムによって異なる場合があります。一般的に、積分拡張では、平均減衰率（つまり、モノモードのサイズ分布）が想定され、分布のモーメントが計算されます。

ここで、

Wyatt Technology が 1 番目および 2 番目の積分数を計算する方法の詳細については、DYNAMICS User's Guide（『DYNAMICS ユーザーガイド』）を参照してください。

積分分散度指数（PD 指数）は、%PD / 100 で与えられます。DYNAMICS の場合、積分数の最大値は 57% です。この値を上回ると、DYNAMICS は行 2 に対して以下に示すように「マルチモード」を報告します。

DYNAMICS では、積分数ベースのデータは「Radius」、「%PD」、「PD Index」として報告されます。正規化ベースのデータの場合、Datalog Grid は、複数の正規化ピークをビン化するために DYNAMICS が使用する Peak Range Settings（ピーク範囲設定）によって定義される X である「Range X」に結果をビン化します。Peak Range Settings は、Datalog Grid を右クリックすることで定義されます。

上記のテーブル例では、正規化半径と正規化 %Pd が示されています。正規化 %Pd の計算は、積分値 %PD とは異なります。この場合、次のように計算されます

ここで、ヒストグラムのピーク幅。正規化分散度は、例えば %強度に重み付けされた半径分布の標準偏差として計算されます。また、正規化分散度指数は、積分値と同じく %PD / 100 として計算されます。この場合、ヒストグラムの半径分布の標準偏差が非常に広い場合、ヒストグラムのピーク幅に応じて、0 から 100%+ までの %PD の範囲が可能です。

結論

一般的に、15% 未満の %PD は単分散と考えられます。一方、15 ～ 30% の値はある程度単分散ですが、サンプルの性質および ACF の品質によって異なる場合があります。30% を超える %PD は、多分散と見なすことができます。これらの値からある程度の洞察を得ることはできますが、DYNAMICS からデータを報告する前に ACF の品質を評価することが重要です。DYNAMICS 8 には、報告に対するデータの適合性を評価するためのデータ品質インジケーターが搭載されています。詳細については、TN2008 DYNAMICS における自動相関関数の解釈、TN2009 DYNAMICS でのデータフィルタの利用、TN2004 流体力学的半径分布、および TN2005 キュムラント解析と正規化解析も参照してください。

付録：DYNAMICS の以前のバージョンに関する注意事項

上記のキュムラント %PD および PDI の定義は、バージョン 6.10 以降の DYNAMICS に実装されています。 DYNAMICS 7.7 では、第 2 キュムラント計算の改善が実装されました。これにより、DYNAMICS 7.7 より前のバージョンでは %PD が異なる場合がありますが、新しいバージョンでは、後のバージョンの DYNAMICS でデータファイルを開き、再計算してデータロググリッドを更新することで再計算できます。 DYNAMICS 7.7 では、正規化 PD インデックスをキュムラント PD インデックス、すなわち %PD / 100 とも一致させました。