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Monodisperse hollow silica spheres： An in-depth scattering analysis

Nano Research 2016年第5期9卷 1366-1376页

作者： Pia Ruckdeschel martin dulle Tobias Honold Stephan Forster Matthias Karg Markus Retsch Physical Chemistry 1 - Polymer Systems University ofBayreuth Universitatsstr. 30 95447 Bayreuth Germany Physical Chemistry 1 University of Bayreuth Universitatsstr. 30 95447 Bayreuth Germany Physical Chemistry 1 - Colloidal Systems University of Bayreuth Universitatsstr. 30 95447 Bayreuth Germany

Herein, we fabricate hollow silica nanoparticles with exceptionally narrow size distributions that inherently possess two distinct length scales-tens of nanometers with regards to the shell thickness, and hundreds of nanometers in regards to the total diameter. We characterize these structures using dynamic and static light scattering （DLS and SLS）, small angle X-ray scattering （SAXS）, and transmission electron microscopy （TEM）, and we demonstrate quantitative agreement among all methods. The ratio between the radius of gyration （SLS） and hydrodynamic radius （DLS） in these particles equals almost unity, corresponding to ideal capsule behavior. We are able to resolve up to 20 diffraction orders of the hollow sphere form factor in SAXS, indicating a narrow size distribution. Data from light and X-ray scattering can be combined to a master curve covering a q-range of four orders of magnitude assessing all hierarchical length scales of the form factor. The measured SLS intensity profiles noticeably change when the scattering contrast between the interior and exterior is altered, whereas the SAXS intensity profiles do not show any significant change. Tight control of the aforementioned length scales in one simple and robust colloidal building block renders these particles suitable as future calibration standards.

关键词： hollow sphere silica nanoparticle small angle X-ray scattering light scattering nanoscale characterization

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