On the retention mechanisms and secondary effects in microthermal field-flow fractionation of particles

Abstract

Chování nanočástic a mikročástic, dispergovaných v kapalné fázi a vystavených teplotnímu gradientu, je komplexním a ještě nedostatečně prostudovaným jevem. Termální field-flow frakcionace (TFFF) využívající kanálů konvenčních rozměrů hrála důležitou roli při studiu tohoto jevu. K termální difúzi (termoforéze) a molekulární difúzi či Brownovskému pohybu se navíc připojují sekundární jevy a interakce jako například interakce mezi částicemi, částicemi a stěnami kanálu, atd. Mikrotermální field-flow frakcionace jako nová metoda s vysokou účinností byla použita v kombinaci s dalšími experimentálními metodami ke komplexnímu studiu uvedených jevů a interakcí

The behavior of nanometer or micrometer-sized particles, dispersed in liquid phase and exposed to temperature gradient, is a complex and not yet well understood phenomenon. Thermal field-flow fractionation (TFFF), using conventional-size channels, played an important role in the studies of this phenomenon. In addition to thermal diffusion (thermophoresis) and molecular diffusion or Brownian movement, several secondary effects such as particle-particle and/or particle-wall interactions, chemical equilibria with the components of the carrier liquid, buoyant and lift forces, etc., may contribute to the retention and complicate the understanding of the relations between the thermal diffusion and the characteristics of retained particles. Micro-TFFF is a new high-performance technique allowing much easier manipulation and control of the operational parameters within an extended range of experimental conditions in comparison with conventional TFFF. Consequently, in combination with various other methods, it is well suited for a detailed investigation of the mentioned effects. In this work, some contradictory published results concerning the thermal diffusion of the colloidal particles, studied by TFFF but also by other methods, are analyzed and compared with our experimental findings.