ブロッホ表面波顕微鏡を用いた単一エアロゾルナノ粒子の吸湿成長ダイナミクスのリアルタイム測定

Real-Time Measurement of the Hygroscopic Growth Dynamics of Single Aerosol Nanoparticles with Bloch Surface Wave Microscopy.

• Yan Kuai
• Zhibo Xie
• Junxue Chen
• Huaqiao Gui
• Liang Xu
• Cuifang Kuang
• Pei Wang
• Xu Liu
• Jianguo Liu
• Joseph R Lakowicz
• Douguo Zhang

抄録

周囲の相対湿度が上昇している間に水分が取り込まれることでエアロゾル粒子が成長すると、エアロゾルの物理的・化学的特性が変化し、公衆衛生、大気化学、地球の気候に影響を与えます。現在の技術の時間分解能と感度では、単一のエアロゾルナノ粒子の成長ダイナミクスを測定するには十分ではない。また、固体から水性への相転移に必要な時間も測定されていない。ここでは、大気汚染の主要成分を含む単一のエアロゾル（直径<100 nm）の吸湿性成長ダイナミクスのリアルタイム測定を提供するために、イメージングとセンシングのための照明光源としてブロッホ表面波を使用するラベルフリーフォトニック顕微鏡について説明します。この特定の時間は、純粋なエアロゾルと混合エアロゾルの両方について測定することができ、有機物が相転移を遅らせることを示しています。このフォトニックマイクロスコープは、様々なエアロゾルの物理化学反応を調べるために拡張することができ、この比時間を知ることは、単一のエアロゾルとその周囲の媒体の反応速度を理解するのに有利である。

The growth in aerosol particles caused by water uptake during increasing ambient relative humidity alters the physical and chemical properties of aerosols, which then affects public health, atmospheric chemistry, and the Earth's climate. The temporal resolution and sensitivity of current techniques are not sufficient to measure the growth dynamics of single aerosol nanoparticles. Additionally, the specific time required for phase transition from solid to aqueous has not been measured. Here, we describe a label-free photonic microscope that uses the Bloch surface waves as the illumination source for imaging and sensing to provide real-time measurements of the hygroscopic growth dynamics of a single aerosol (diameter <100 nm) containing the main components of air pollution. This specific time can be measured for both pure and mixed aerosols, showing that organics will delay the phase transition. This photonic microscope can be extended to investigate physicochemical reactions of various aerosols, and then knowing this specific time will be favorable for understanding the reaction kinetics among single aerosols and the surrounding medium.