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Nanoparticle size distribution quantification: results of a small-angle X-ray scattering inter-laboratory comparison

  • This paper presents the first worldwide inter-laboratory comparison of small-angle X-ray scattering (SAXS) for nanoparticle sizing. The measurands in this comparison are the mean particle radius, the width of the size distribution and the particle concentration. The investigated sample consists of dispersed silver nanoparticles, surrounded by a stabilizing polymeric shell of poly(acrylic acid). The silver cores dominate the X-ray scattering pattern, leading to the determination of their radius size distribution using (i) the generalized indirect Fourier transformation method, (ii) classical model fitting using SASfit and (iii) a Monte Carlo fitting approach using McSAS. The application of these three methods to the collected data sets from the various laboratories produces consistent mean number- and volume-weighted core radii of Rn = 2.76 (6) nm and Rv = 3.20 (4) nm, respectively. The corresponding widths of the lognormal radius distribution of the particles were σn = 0.65 (1) nm andThis paper presents the first worldwide inter-laboratory comparison of small-angle X-ray scattering (SAXS) for nanoparticle sizing. The measurands in this comparison are the mean particle radius, the width of the size distribution and the particle concentration. The investigated sample consists of dispersed silver nanoparticles, surrounded by a stabilizing polymeric shell of poly(acrylic acid). The silver cores dominate the X-ray scattering pattern, leading to the determination of their radius size distribution using (i) the generalized indirect Fourier transformation method, (ii) classical model fitting using SASfit and (iii) a Monte Carlo fitting approach using McSAS. The application of these three methods to the collected data sets from the various laboratories produces consistent mean number- and volume-weighted core radii of Rn = 2.76 (6) nm and Rv = 3.20 (4) nm, respectively. The corresponding widths of the lognormal radius distribution of the particles were σn = 0.65 (1) nm and σv = 0.71 (1) nm. The particle concentration determined using this method was 3.0 (4) g l−1 or 4.2 (7) × 10−6 mol l−1. These results are affected slightly by the choice of data evaluation procedure, but not by the instruments: the participating laboratories at synchrotron SAXS beamlines, commercial and in-house-designed instruments were all able to provide highly consistent data. This demonstrates that SAXS is a suitable method for revealing particle size distributions in the sub-20 nm region (at minimum), out of reach for most other analytical methods.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autor*innen:Brian Richard PauwORCiD, Claudia Kästner, Andreas ThünemannORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of Applied Crystallography
Jahr der Erstveröffentlichung:2017
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:(IUCr) International Union of Crystallography
Jahrgang/Band:50
Ausgabe/Heft:5
Erste Seite:1280
Letzte Seite:1288
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:SAXS; Silver nanoparticles; Small-angle X-ray scattering
DOI:10.1107/S160057671701010X
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-422800
ISSN:1600-5767
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - Namensnennung-Weitergabe unter gleichen Bedingungen
Datum der Freischaltung:04.10.2017
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:23.10.2017
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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