ゼータ電位測定装置 ZEECOM
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ゼータ電位とZEECOM原理
ゼータ電位とは？
ゼータ電位とは、一般的に「溶液中の微粒子の表面電位（表面電荷）」のように理解されていますが、正確には、溶液中の微粒子の周りに形成する電気二重層中の、液体流動が起こり始める「すべり面」の電位として定義されます。 これがゼロに近づくと、微粒子の相互の反発力は弱まりやがて凝集してしまいます。
「すべり面」とは、微粒子の周りに形成する「イオン固定層」と、その外側の「イオン拡散層」との間に存在すると便宜的に定義された境界のことで、固定層の外側からイオンを含む液体流動が起こることから、この概念的な境界の事を「すべり面」と呼んでいます。（下図参照）
溶液中の微粒子の凝集・分散制御、および特性評価に関して、ゼータ電位の重要度は依然として高く、その応用分野は、水環境、機能性材料、バイオなど多岐にわたり顕著に拡大しています。
液中に分散した微粒子は、多くの場合、それ自体のイオン性、双極子特性等により正又は負に帯電しています。それらの微粒子は、表面電荷を中和する量の反対符号の電荷で囲まれ、固定層と拡散層から成る電気二重層を形成しています。
つまり、溶液中の粒子はそれぞれ反対電荷の「イオン固定層」に囲まれ、その外側には様々な対電荷によって構成される「イオン拡散層」が存在し、雲の様なエリアを形成しています。そして、全体としては電気的に中性となっています。
微粒子の混在するコロイド溶液の左右に＋−の電圧を加えると、微粒子の周りにある対電荷のうちの流体的可動性の拡散層電荷は、液体と共に電極に引き寄せられます。この流体的可動性の拡散層電荷が電極に引き寄せられることで生じる液体の流れの事を、電気浸透流といいます。結果としてこの電気浸透流は、粒子自体が電極に引き寄せられる方向とは逆の方向に流れることになります。
この微粒子表面で発生する電気浸透流の影響を受けながら、粒子が電極に引き寄せられる運動のことを、電気泳動と呼び、この粒子の電気泳動速度から、ゼータ電位が算出されます。
ZEECOMの原理
測定セル表面も帯電しているので、セル表面も電気浸透流を引き起こします。ZEECOMでは、このセルの帯電によって発生する電気浸透流の測定への影響を除くため、セルの厚み、セルの幅から計算された、セル表面の帯電による電気浸透流の影響を受けない「静止層」で測定が行われます。
「静止層」に顕微鏡の焦点を合わせ、粒子の電気泳動速度を計測し、理論式を用いてゼータ電位を算出します。以下がこの静止層を求めるための計算式です。
 |
k= （セル幅）/(セル厚み) |
| b= セルの厚みの半分 | |
| hs= 静止層（セル中心からの距離） |
ゼータ電位の測定は smoluchowski の式により
| Ｕは電気泳動易動度 |  |
| ζ:
ゼータ電位（単位mV） |
| η: 液体の粘性(poise) |
| v: 粒子の速度（cm/sec) |
| V: 電圧（volt） |
| ε: 溶液の誘電率 |
| L: 電極間距離（cm） |
