VzorecS3 - d(GCG2AG4AG2):
Tudi tukaj si najprej poglejmo analizo meritev 4.4a. Analiza je prikazana na slikah 4.21. Ponovno vidimo že znano obnašanje počasne relaksacijske frekvence, ki pa se pri tem vzorcu kaže zelo nazorno. Naklona premic in tako vrednosti Dt in ⟨Dt⟩ sta si zelo podobni. Rezultat parametra γV V >0.9 velja skoraj pri vseh dobljenih frekvencah hitrega relaksacijskega načina. Nekajkrat dobimo tudi γV V = 1. S tem ocenjujemo, da je vzorec S3 zelo monodisperzen.
(a) (b)
Slika 4.21: Analiza meritev na prenosni DLS napravi dne 4. februarja 2021 vzorca S3. (a) Hitri relaksacijski način in (b) počasni relaksacijski način.
Preverili smo tudi ponovljivost meritev. Rezultati so vidni na slikah 4.22. Kvan-titativni rezultati za hitri relaksacijski način so razvidni v tabeli 4.7. Ponovno ocenimo vrh počasne relaksacijske frekvence, ki je pri θ∼95°−110°.
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
(a) (b)
Slika 4.22: Analiza vseh meritev vzorca S3. (a) Hiter relaksacijski način in (b) počasni relaksacijski način.
Tabela 4.7: Tabela rezultatov vseh meritev vzorca S3.
datum naprava temp Dt [m2/s] Dt(25°C) [m2/s] Rh [nm]
28. jun 2021 stac. 26,3°C(1,94±0,04)·10−10(1,88±0,06)·10−101,31±0,04 28. jun 2021 pren. 24,4°C(1,94±0,02)·10−10(1,97±0,03)·10−101,24±0,03 4. feb 2021 pren 23,3°C(1,92±0,02)·10−10(2,02±0,03)·10−101,22±0,03 22. jan 2021 pren. 23,5°C(1,91±0,09)·10−10(1,99±0,10)·10−101,23±0,06
Vzorec S4 - d(GCG2AG4AG2CG):
Zadnji vzorec drugega sklopa je S4 s sekvenco d(GCG2AG4AG2CG). Analiza meritev s slik 4.4b je prikazana na slikah 4.23. Tudi tukaj je obnašanje počasne relaksacijske frekvence zelo dobro razvidno in v prvem delu spominja na q2 odvisnost. Naklona premic oz. vrednosti Dt in ⟨Dt⟩ sta praktično enaki. Večinoma velja 1≥γ >0.95, največkrat pa je kar γ = 1. Kot kaže, je tudi vzorec S4 zelo monodisperzen.
(a) (b)
Slika 4.23: Analiza meritev na prenosni DLS napravi dne 4. februarja 2021 vzorca S4. (a) Hitri relaksacijski način in (b) počasni relaksacijski način.
4.1. Dinamično sipanje svetlobe - DLS
Na vzorcu S4 smo izvedli več meritev, katerih analiza je prikazana na slikah 4.24. Kvantitativni rezultati so zbrani v tabeli 4.8. Ocena vrha počasne relaksacijske frekvence je pri kotu θ ∼90°−110°.
(a) (b)
Slika 4.24: Analiza vseh meritev vzorca S4. (a) Hiter relaksacijski način in (b) počasni relaksacijski način.
Tabela 4.8: Tabela rezultatov vseh meritev vzorca S4.
datum naprava temp Dt [m2/s] Dt(25°C) [m2/s] Rh [nm]
29. jun 2021 pren 25,8°C(2,50±0,05)·10−10(2,45±0,06)·10−101,00±0,03 28. jun 2021 stac 24,4°C(2,38±0,03)·10−10(2,42±0,05)·10−101,01±0,02 24. jun 2021 stac 25,9°C(2,51±0,04)·10−10(2,45±0,05)·10−101,00±0,03 4. feb 2021 pren. 23,2°C(2,33±0,03)·10−10(2,44±0,05)·10−101,00±0,02 22. jan 2021 pren. 23,5°C(2,44±0,03)·10−10(2,54±0,05)·10−100,97±0,02
4.1.3.3 Analiza tretjega sklopa vzorcev
VzorecS1 1 mM oligo 300 mM KCl - d(G2AG4AG2):
Za začetek se osredotočimo na meritve s slik 4.5a in 4.5b. S pomočjo translacij-ske difuzijtranslacij-ske konstante (slika 4.25a), izluščimo iz VH meritev rotacijsko difuzijsko konstanto (slika 4.25b). Kvantitativni rezultati so zbrani v tabeli 4.9.
Glede na to, da je presek G-kvarteta (slika 1.2) ocenjen na d ∼ 2,6 nm [6], je rezultat preseka d v tabeli 4.9 zelo presenetljiv in zelo vprašljiv, saj je zagotovo za red ali dva premajhen. Razlog morebiti tiči pri formaciji oborine, ki smo jo v tem vzorcu prvič opazili 13. maja 2021. Sum prihaja tudi iz analize hitrega in počasnega relaksacijskega načina vseh meritev izbranega vzorca, izvedene v VV načinu. Analizi sta prikazani na slikah 4.26, kvantitativni rezultati pa so razvidni v tabeli 4.10. Opazno je krepko odstopanje vrednosti translacijske difuzijske konstante Dr ob prisotnosti oborine. Opazna je tudi precejšnja razlika pri obnašanju počasne
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
relaksacijske frekvence, na katero bi lahko dodatno vplivala tudi temperatura. Vrh počasne relaksacijske frekvence ocenimo pri kotu θ ∼95°−110°.
(a) (b)
Slika 4.25: (a) Prileganje premice k dobljenim podatkom iz VV načina merjenja pri temperaturi 24,8°C. (b) Prileganje konstante k izračunomconst= 6Dr =fV H(q2)− Dtq2 pri temperaturi 24,5°C.
Tabela 4.9: Rezultati vzorca S1 1 mM oligo 300 mM KCl za izbrane meritve.
količina σi količina σi
Dt [m2/s]3,09·10−110,02·10−11⟨Dt⟩ [m2/s]3,01·10−110,02·10−11
Rh [nm] 7,8 0,2 ⟨Rh⟩ [nm] 8,0 0,2
Dr [kHz] 35 12 ⟨Dr⟩ [kHz] 10,3 6,3
L [nm] 100 – 67 ⟨L⟩ [nm] 153 – 118
d [nm] 0,2 – 1,3 ⟨d⟩ [nm] 0,02 – 0,11
(a) (b)
Slika 4.26: Analiza vseh meritev vzorca S1 1 mM oligo 300 mM KCl v VV načinu.
(a) Hiter relaksacijski način in (b) počasen relaksacijski način.
4.1. Dinamično sipanje svetlobe - DLS Tabela 4.10: Tabela rezultatov vseh meritev vzorca S1 1 mM oligo 300 mM KCl v VV načinu.
datum naprava temp Dt [m2/s] Dt(25°C) [m2/s] Rh [nm]
25. maj 2021 stac 24,5°C(3,09±0,02)·10−11(3,13±0,05)·10−117,8±0,2 5. feb 2021 pren 23,1°C(2,56±0,02)·10−11(2,69±0,04)·10−119,1±0,2 14. jan 2021 pren 21,6°C(2,48±0,04)·10−11(2,72±0,05)·10−119,0±0,2
VzorecS1 3 mM oligo 100 mM KCl - d(G2AG4AG2):
Najprej se posvetimo analizi izbranih meritev s slik 4.5c in 4.5d, kjer najprej želimo pridobiti informacijo o translacijski in rotacijski difuzijski konstanti. Grafični prikaz analize vidimo na slikah 4.27, kvantitativni podatki pa so predstavljeni v tabeli 4.11.
(a) (b)
Slika 4.27: Analiza izbranih meritev vzorca S1 3 mM oligo 100 mM KCl dne 19.
in 20. maja 2021. (a) Prileganje premice k dobljenim podatkom iz VV načina merjenja. (b) Prileganje konstante k izračunomconst= 6Dr =fV H(q2)−Dtq2.
Tabela 4.11: Rezultati vzorca S1 3 mM oligo 100 mM KClza izbrane meritve.
količina σi količina σi
Dt [m2/s]4,24·10−110,03·10−11⟨Dt⟩ [m2/s]4,10·10−110,04·10−11
Rh [nm] 5,7 0,1 ⟨Rh⟩ [nm] 5,9 0,1
Dr [kHz] 37,9 7,4 ⟨Dr⟩ [kHz] 16,2 3,7
L [nm] 103 – 86 ⟨L⟩ [nm] /
d [nm] 0,01 – 0,06 ⟨d⟩ [nm] /
Zelo presenečata rezultata za premali presek d in preveliko dolžino L. Pri izra-čunu⟨d⟩ in⟨L⟩ rezultatov niti ne dobimo. Vrednost rotacijske difuzijske konstante
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
je zelo primerljiva z vzorcem S1 1 mM oligo 300 mM KCl, ki je tvoril oborino. Kar postavlja tudi nov dvom, če in koliko nastanek oborine vpliva na meritve in rezultat, saj je pri tem vzorcu nismo opazili.
O možnem vplivu temperature na počasni relaksacijski način smo že govorili.
Da je počasen relaksacijski način bolj viden pri višji temperaturi, opazimo tudi pri tem vzorcu. Obnašanje počasne relaksacijsek frekvence je vidno na desni sliki 4.28. Kot, pri kateri vrh vrednosti počasne relaksacijske frekvence, ocenjujemo, da je θ ∼ 95° −110°. Na levi sliki 4.28 imamo prikaz treh rezultatov translacijske difuzijske konstante Dt, v tabeli 4.12 pa njihove vrednosti. Rezultat stacionarne DLS naprave vidno odstopa od preostalih dveh. Razlog je neznan.
(a) (b)
Slika 4.28: Analiza vseh meritev vzorca S1 3 mM oligo 100 mM KCl v VV načinu.
(a) Hiter relaksacijski način in (b) počasen relaksacijski način.
Tabela 4.12: Tabela rezultatov vseh meritev vzorca S1 3 mM oligo 100 mM KCl v VV načinu.
datum naprava temp Dt [m2/s] Dt(25°C) [m2/s] Rh [nm]
20. maj 2021 stac 23,7°C(4,24±0,03)·10−11(4,39±0,07)·10−115,6±0,1 4. feb 2021 pren 23,3°C(3,89±0,02)·10−11(4,07±0,06)·10−116,0±0,1 14. jan 2021 pren 21,7°C(3,82±0,02)·10−11(4,17±0,06)·10−115,9±0,1
Vzorec S1 3 mM oligo 300 mM KCl - d(G2AG4AG2):
Poleg meritev na slikah 4.5e in 4.5f, izvedenih na stacionarni DLS napravi, smo vzorec pomerili še 5. februarja na prenosni DLS napravi v polariziranem - VV načinu. Če si najprej ogledamo analizo meritev v polariziranem - VV načinu (sliki 4.29), ugotovimo s prileganjem premice, da gre za izredno počasen relaksacijski način, saj je naklon premice reda ∂f /∂q2 ∼10−13 m2/s.
4.1. Dinamično sipanje svetlobe - DLS
(a) (b)
Slika 4.29: Analiza meritev vzorca S1 3mM oligo 300 mM KCl dne (a) 12. maja 2021 pri temperaturi 24,8°C in (b) 5. februarja 2021 pri temperaturi 23,1°C. Oborino na dnu vzorca smo prvič opazili 12. maja 2021.
Meritve v polariziranem - VV načinu smo med seboj primerjali, saj smo 12. maja 2021 na dnu vzorca prvič opazili nastanek bele oborine. Primerjava je vidna na sliki 4.30. Tudi tukaj sumimo, da nastanek oborine vpliva na rezultat.
Slika 4.30: Primerjava počasnega relaksacijskega načina vzorca S1 3mM oligo 300 mM KCl.
Preostanejo nam še meritve depolariziranega - VH načina, kjer imamo dva rela-ksacijska načina. Iz hitrega relaksacijskega načina (slika 4.31a) ne moremo pridobiti
“točne” informacije o rotacijski difuzijski konstantiDr, saj nimamo podatka o tran-slacijski difuzijski konstantiDt. Kljub temu lahko zanemarimo vplivDtin naredimo približekfV H ≈6Dr. Ta približek bi lahko uporabili že prej, saj veljaDtq2 ≪fV H. Dobimo rezultata:
Dr [kHz]= 77,5±4,7 in
⟨Dr⟩ [kHz]= 35,0±2,2.
Na sliki 4.31b je lepo razvidno obnašanje počasne relaksacijske frekvence. Vrh po-časne relaksacijske frekvence ocenjujemo, da je pri kotu θ ∼100°−120°.
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
(a) (b)
Slika 4.31: Analiza VH meritev vzorca S1 3mM oligo 300 mM KCl pri temperaturi 24,7°C. (a) Prileganje konstante k izračunomconst= 6Dr ≈fV H(q2)in (b) počasen relaksacijski način.
4.2 Diferenčna dinamična mikroskopija - DDM
4.2.1 Eksperiment
DDM eksperimentalno napravo na IJS so razvili Matej Arko, Andrej Petelin in drugi. Shemo eksperimentalne naprave smo že videli na sliki 3.4. Za osvetljevanje vzorca se uporablja zelena LED dioda proizvajalca Thorlabs z vrhom spektra pri 565 nm. Dioda je priključena na napajalnik, ki ji omogoča delovanje v pulznem načinu, s katerim dosežemo večjo osvetljenost vzorca. Svetloba se detektira z dvema identičnima monokromatskima kamerama proizvajalca FLIR, tipa Blackfly, s CMOS senzorjema Sony IMX287, ločljivosti 720×540 slikovnih točk in dimenzijo slikovne točke na detektorju 6,9 µm. Z uporabo objektiva NIKON, z 20-kratno povečavo in numerično aperturo NA = 0,35, dobimo na sliki slikovno točko velikosti p= 0,344 µm. Z uporabo enačbe (3.71) lahko izračunamo eno enoto sipalnega valovnega vektorja q0 ≈ 0,0357 µm−1. Pri izračunu smo upoštevali, da uporabljamo vidno polje na kameriM xN = 512x 512 slikovnih točk, kljub temu, da je resoulcija kamer večja. S tem se izognemo nevšečnostim, ki bi lahko nastale ob neizbiri N = 2n ali M = 2m. Obe kameri sta proženi z mikrokontrolerjem Arduino Uno ATmega328P.
Za DLS napravo smo že dobili pripravljene vzorce za meritev. Vzorce za DDM meritev smo zato morali pripraviti sami. Uporabili smo 50 µL steklene kapilare s pravokotnim profilom. Kapilare smo pomočili v suspenzijo željenega vzorca, ki so se zaradi kapilarnega dviga napolnile. Z obeh strani smo jih nato zaprli z dvokompo-nentnim lepilom Torr Seal, da smo preprečili izhlapevanje. Vzorce v kapilarah smo pustili mirovati en dan in jih nato pomerili.
4.2.2 Meritve in analiza
Po končanih meritvah na DLS napravah, smo pričeli z meritvami na DDM napravi.
Za merjenje na DDM napravi smo pripravili vzorce prvih dveh sklopov. Merili
4.2. Diferenčna dinamična mikroskopija - DDM
smo le v polarizacijskem - VV načinu. Kot bomo videli v nadaljevanju, smo do-bili “najlepši” izris poljske avtokorelacijske funkcije g(1)(q, τ) pri vzorcih: S1_363 - d(G3AG6AG3), S3 - d(GCG2AG4AG2) in S4 - d(GCG2AG4AG2CG). Pri ostalih vzorcih S1_264 - d(G2AG6AG4), S1_t363 - d(G3AG6TG3) in S1 1 mM oligo 100 mM KCl- d(G2AG4AG2) je poljska avtokorelacijska funkcija g(1)(q, τ) postala vi-dna šele, ko smo podrobneje analizirali meritve do določene meje časovnega zamika τ ∼104−105 ms.
Težave nam je predvsem povzročalo fokusiranje željene ravnine vzorca, v kateri smo pričakovali kvadruplekse oz. njihove agregate. Pri prvih treh omenjenih vzor-cih s tem nismo imeli težav. Pri vzorcu S1_363 smo v fokusni ravnini videli veliko
“migetanja”, ki je spominjalo na nekakšne interferenčne lise/pege. Pri vzorcih S3 in S4 tega “migetanja” nismo opazili, bilo pa je prisotnih veliko plavajočih delcev, ki smo jih zlahka izostrili. Zajem dveh slik začetka meritev in omenjeni plavajoči delci v vzorcih so prikazani na slikah 4.32. Ostali preparati 1. in 2. sklopa vzorcev, delcev, kot jih vidimo na slikah 4.32, skorajda niso vsebovali. Delci so bili izjemno redki in smo se morali zelo potruditi, da smo kakšnega sploh zajeli v vidno polje.
Med posamezno meritvijo so nam ti delci ušli iz vidnega polja, kar nam je pokvarilo meritve in celotno poljsko avtokorelacijsko funkcijog(1)(q, τ). Ob neprisotnosti del-cev so meritve izgledale kot, da merimo le šum. Nenavaden je bil tudi izris merjene poljske avtokorelacijske funkcijeg(1)(q, τ).
(a) S3 (b) S4
Slika 4.32: Zajem slik začetka DDM meritev vzorcev S3 in S4. Označeni so le nekateri delci. Prisotne so tudi nečistoče na objektivu ali steklu kapilare.
K večini meritev smo prilegali teoretično krivuljo g(1)(q, τ)z enim relaksacijskim načinom
g(1)(q, τ) = jexp [−(τ f)γ] +y0. (4.6) Izjema sta bila vzorca S3 - d(GCG2AG4AG2) in S4 - d(GCG2AG4AG2CG), pri katerih smo opazili dva relaksacijska načina in zato uporabili teoretično krivuljo g(1)(q, τ)z dvema relaksacijskima načinoma
g(1)(q, τ) =j(a1exp [−(τ f1)γ1] + (1−a1) exp [−(τ f2)γ2]) +y0. (4.7)
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
Zanimajo nas predvsem relaksacijske frekvencef ter hitra relaksacijska frekvencaf1 in počasna relaksacijska frekvencaf2 pri različnih sipalnih vektorjihq. Parametra j - raztezni faktor iny0 - popravek bazne linije nas ne zanimata in ju obravnavamo kot skladnostna parametra. Slednji pride v upoštev le pri normiranju krivulje g(1)(q, τ), da ta poteka od vrednosti 1 in do vrednosti 0.
4.2.2.1 Analiza DDM meritev vzorcev z oznako S1 različnih “mutacij”
S1_264 - d(G2AG6AG4)
Analizo vzorcev prvega in drugega sklopa pričnemo z vzorcem S1_264 - d(G2AG6AG4).
Meritve, h katerim smo prilegali krivuljo g(1)(q, τ) z enim relaksacijskim načinom (4.6), so prikazane na slikah 4.33. Teoretično krivuljo smo prilegali k “neobdelanim”
meritvam iz DDM naprave na sliki 4.33a. Naraščanje relaksacijske frekvence na sliki ni najbolj razvidno, zato smo dobljeno teoretično krivuljo g(1)(q, τ) normirali in k temu primerno tudi podatke meritev, kar je razvidno na sliki 4.33b. Lepo je razvidno večanje frekvence in pomikanje “preloma” eskponentne krivulje v levo k manjšim časovnim zamikom τ.
(a) (b)
Slika 4.33: DDM meritve vzorca S1_264 - d(G2AG6AG4) pri izbranih sipalnih va-lovnih vektorjih q s prilegajočimi teoretičnimi krivuljami g(1)(q, τ) pri temperaturi 24,1°C. (a) Podatki iz DDM naprave, h katerim smo prilegali teoretično krivuljo g(1)(q, τ), zapisano v enačbi (4.6) in (b) normirani podatki meritev glede na teore-tično krivuljo g(1)(q, τ).
Dobljene frekvence f v odvisnosti od q2 smo zarisali na graf, h katerim smo prilegali premico, ki poteka skozi izhodišče. Postopek je razviden na sliki 4.34a.
Odvisnost frekvence f v odvisnosti od kvadrata sipalnega valovnega vektorja q2 na prvi pogled izgleda linearna, vendar pa vseeno mislimo, da gre za nelinearno odvisnost, ki bo očitnejša pri analizi vzorca z oznako S1_t363. Vidimo, da smo merili počasen relaksacijski način, o čemer pričata rezultata naklona premice:
Dt= (3,56±0,02)·10−13 m2/s in ⟨︁
Dt⟩︁
= (3,47±0,02)·10−13 m2/s. Počasen relaksacijski način se tudi “dokaj” lepo nadaljuje z rezultati meritev 7. maja 2021 stacionarne DLS naprave pri temperaturi 23,4°C. Izbrali smo DLS meritve z
4.2. Diferenčna dinamična mikroskopija - DDM
(a) (b)
Slika 4.34: (a) Analiza DDM meritev vzorca S1_264 - d(G2AG6AG4) in (b) primer-java rezultatov med tehnikama DDM in DLS.
najbolj primerljivo temperaturo DDM meritvam. Primerjava je prikazana na sliki 4.34b.
Pri DDM dobimo parameterγ ∼0,9−1pri različnih sipalnih valovnih vektorjih q, zaradi katerega se rezultata Dt in ⟨Dt⟩ zelo malo razlikujeta. Pri DLS je ta parameter občutno manjši od 1. O delcih, ki so prisotni v vzorcih, smo že poročali ob slikah 4.32. Pri DDM smo v vidnem polju imeli izostren le en delec, zaradi česar dobimo γ ∼ 0,9−1. Pri DLS napravi z laserskim žarkom zajamemo več takšnih redkih delcev. Ker so delci lahko različnih velikosti, je zaradi tega faktor γ opazno manjši od 1. Iz difuzijske konstante Dt ocenimo tudi hidrodinamski radij delcaRh = (661±14)nm kar približno ustreza velikosti dvema slikovnima točkama (piksloma) na sliki. Delec tudi zares opazimo kot majhno piko na sliki, ki obsega nekaj slikovnih točk.
S1_t363 - d(G3AG6TG3)
Na enak način se lotimo tudi analize vzorca S1_t363 - d(G3AG6TG3). K prvotnim meritvam smo prilegali krivuljo g(1)(q, τ) z enim relaksacijskim načinom, zapisano v (4.6). Meritve smo glede na dobljeno teoretično krivuljo g(1)(q, τ) normirali in k temu primerno tudi podatke meritev. Postopek je prikazan na sliki 4.35.
Tudi tukaj smo dobljene frekvencef v odvisnosti odq2zarisali na graf, h katerim smo prilegali premico, ki poteka skozi izhodišče. Postopek je razviden na sliki 4.36a.
opazimo, da odvisnost frekvence f v odvisnosti od kvadrata sipalnega valovnega vektorja q2 ni linearna in spominja na odvisnost od q4. Iz naklona prilegajoče se premice razberemo
Dt= (2,22±0,02)·10−13 m2/s in ⟨︁
Dt⟩︁
= (2,02±0,02)·10−13 m2/s, kar ustreza počasnemu relaksacijskemu načinu, ki se lepo nadaljuje z rezultati meri-tev 10. maja 2021 stacionarne DLS naprave pri temperaturi 23,3°C. Tudi tukaj smo izbrali DLS meritve z najbolj primerljivo temperaturo DDM meritvam. Primerjava je prikazana na sliki 4.36b.
Tokrat smo v vidno polje DDM meritev ujeli dva delca, kar bi lahko vplivalo na raztezni faktor γ ∼0,9. V povprečju je dobljen raztezni faktor nekoliko manjši kot
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
(a) (b)
Slika 4.35: DDM meritve vzorca S1_t363 - d(G3AG6TG3) pri izbranih sipalnih va-lovnih vektorjih q s prilegajočimi teoretičnimi krivuljami g(1)(q, τ) pri temperaturi 24,6°C. (a) Podatki iz DDM naprave, h katerim smo prilegali teoretično krivuljo g(1)(q, τ), zapisano v enačbi (4.6) in (b) normirani podatki meritev glede na teore-tično krivuljo g(1)(q, τ).
pri vzorcu S1_264 - d(G2AG6AG4).
(a) (b)
Slika 4.36: (a) Analiza DDM meritev vzorca S1_t363 - d(G3AG6TG3) in (b) pri-merjava rezultatov med tehnikama DDM in DLS.
S1_363 - d(G3AG6AG3)
Naslednji vzorec je S1_363 - d(G3AG6AG3), v katerem se je tvorila oborina. Z ana-lizo smo postopali enako kot pri predhodnima vzorcema. Tudi tukaj smo opazili le en relaksacijski čas in tako k meritvam na sliki 4.37a prilegali poljsko avtokorelacij-sko funkcijo z enim relaksacijskim načinom (4.6). Na sliki 4.37b imamo normirane podatke meritev glede na dobljeno funkcijo g(1)(q, τ).
Graf dobljene frekvencef v odvinsosti od kvadrata sipalnega vektorjaq2 je raz-viden na sliki 4.38a. Da smo merili počasen relaksacijski način postane jasno, ko primerjamo dobljene frekvence DDM meritev s frekvencami DLS meritev. Izbrali
4.2. Diferenčna dinamična mikroskopija - DDM
(a) (b)
Slika 4.37: DDM meritve vzorca S1_363 - d(G3AG6AG3) pri izbranih sipalnih va-lovnih vektorjih q s prilegajočimi teoretičnimi krivuljami g(1)(q, τ) pri temperaturi 24,8°C. (a) Podatki iz DDM naprave, h katerim smo prilegali teoretično krivuljo g(1)(q, τ), zapisano v enačbi (4.6) in (b) normirani podatki meritev glede na teore-tično krivuljo g(1)(q, τ).
smo DLS meritve, katere so bile opravljene 9. julija pri temperaturi 25,5°C. Na videz se zelo dobro ujemajo tudi dobljene povprečne frekvence ⟨f⟩. Da bi lahko popolnoma združili rezultate, manjkajo meritve na DLS napravi med kotoma 15° in 30°. Z DDM napravo smo pomerili do valovnega vektorja q ≈ 4,67·106 m−1, kar ustreza kotuθ ≈17° na DLS.
(a) (b)
Slika 4.38: (a) Analiza DDM meritev vzorca S1_363 - d(G3AG6AG3) in (b) primer-java rezultatov med tehnikama DDM in DLS.
S1 1 mM oligo 100 mM KCl- d(G2AG4AG2)
Zadnji pomerjen vzorec z vsebovano oznako S1 je vzorec S1 - d(G2AG4AG2) s kon-centracijama 1 mM oligo in 100 mM KCl. Tudi tukaj opazimo le en relaksacijski način. Prileganje poljske avtokorelacijske funkcije in njeno normiranje smo naredili
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
po ustaljenem postopku kot pri predhodnih treh vzorcih, kar je prikazano na slikah 4.39.
(a) (b)
Slika 4.39: DDM meritve vzorca S1 - d(G2AG4AG2) pri izbranih sipalnih valovnih vektorjih q s prilegajočimi teoretičnimi krivuljami g(1)(q, τ)pri temperaturi 23,8°C.
(a) Podatki iz DDM naprave, h katerim smo prilegali teoretično krivuljo g(1)(q, τ), zapisano v enačbi (4.6) in (b) normirani podatki meritev glede na teoretično krivuljo g(1)(q, τ).
V nadaljevanju smo na graf zarisali dobljene rezultate relaksacijskih frekvenc f v odvisnosti od q2, kar je vidno na sliki 4.40a. S prileganjem premice k rezultatom iz naklona razberemo difuzijski konstanti
Dt= (3,73±0,02)·10−13 m2/s in ⟨︁
Dt⟩︁
= (3,50±0,02)·10−13 m2/s, kjer ponovno vidimo, da red rezultata ustreza počasnemu relaksacijskemu načinu.
Rezultate DDM meritev smo primerjali z rezultati počasnega relaksacijskega načina DLS meritev z dne 19. maja 2021 pri temperaturi 23,8°, kar je razvidno s slike 4.40b.
V vidnem polju smo ponovno opazili le en delec.
(a) (b)
Slika 4.40: (a) Analiza DDM meritev vzorca S1_363 - d(G3AG6AG3) in (b) primer-java rezultatov med tehnikama DDM in DLS.
4.2. Diferenčna dinamična mikroskopija - DDM
4.2.2.2 Analiza DDM meritev vzorcev S3 in S4
Vzorca S3 - d(GCG2AG4AG2) in S4 - (GCG2AG4AG2CG) sta si kvalitativno zelo podobna. Pri analizi DDM meritev obeh vzorcev se je izkazalo, da se k meritvam te-oretična krivuljag(1)ujema bolje, če razteznemu parametruγ1dovolimo, da zavzame vrednosti večje od 1. Pri tem smo upoštevali še pogoj γ2 < 1 drugega razteznega parametra. Prilegali smo tudi teoretično krivuljo, kjer smo oba raztezna parametra γ1 inγ2 omejili, pri čemer velja γ1, γ2 <1.
S3 - d(GCG2AG4AG2)
Za vzorec S3 - d(GCG2AG4AG2) so nekatera prileganja krivulj za izbrane sipalne valovne vektorje q pri temperaturi 24,4°C vidna na slikah 4.41. Poleg so prikazane normirane krivulje in ustrezno normirani podatki. Kot vidimo, so prileganja kri-vulje g(1)(q, τ) k meritvam mnogo boljša, kadar ne omejimo parametra γ1. Da je relaksacija hitrejša od eksponentne, je nepričakovano. Pojava zaenkrat ne znamo pojasniti.
(a)γ1>1,γ2 ≤1 (b)γ1, γ2≤1
(c) γ1 >1,γ2≤1 (d)γ1, γ2≤1
Slika 4.41: Prileganje dvorelaksacijske funkcije g(1)(q, τ)za vzorec S3. Prikazane so le izbrane meritve pri določenih q/q0 brez merilnih negotovosti zaradi boljše pregle-dnosti. Pri (a) in (b) je razvidno prileganje krivulje k “neobdelanim” podatkom. Pri (c) in (d) so krivulje in podatki ustrezno normirani.
Najprej si poglejmo dobljeno frekvenčno odvisnost od q2 hitrega relaksacijski načina, ki je vidna na sliki 4.42. Rezultata sta si precej podobna, ne glede na
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
pogoje prileganja krivulje. Vidna je izrazita nelinearna odvisnost, kar je v nasprotju z dosedanjimi ugotovitvami hitrega relaksacijskega načina. Možno je, da gre za poseben relaksacijski način, za katerega nimamo izdelanega modela.
Slika 4.42: Frekvenca hitrega relaksacijskega načina za vzorec S3 - d(GCG2AG4AG2) v odvisnosti od q2.
Drugače je s počasnim relaksacijskim načinom, kjer dobimo tudi kvantitativen rezultat, s katerim ga potrdimo. Iz grafov odvisnosti frekvence od q2 na slikah 4.43, razberemo počasne difuzijske konstante. Pri pogojih γ1 >1in γ2 ≤1 sta vrednosti počasne difuzijske konstante:
Dt= (8,44±0,06)·10−13 m2/s in ⟨︁
Dt⟩︁
= (5,99±0,03)·10−13 m2/s. Pri pogojih γ1, γ2 ≤1 dobimo za počasni difuzijski konstanti:
Dt= (4,22±0,03)·10−13 m2/s in ⟨︁
Dt⟩︁
= (3,94±0,02)·10−13 m2/s. Vrednost počasne difuzijske konstante je 2-krat višja pri boljšem ujemanju teore-tičnih krivulj g1(q, τ) k merjenim podatkom. Zanimivo pa je, da se DDM rezultati
Slika 4.43: Dobljeni rezultati frekvence počasnega relaksacijskega načina za vzorec S3 - d(GCG2AG4AG2) v odvisnosti odq2 pri različnih pogojih prileganja teoretične krivulje g(1)(q, τ).
4.2. Diferenčna dinamična mikroskopija - DDM
počasne relaksacijske frekvence z rezultati počasne relaksacijske frekvence DLS me-ritev nepričakovano bolje ujemajo pri pogojih, pri katerih je prileganje teoretične krivulje g(1),(q, τ) k merjenim podatkom slabše. Primerjava med DDM in DLS re-zultati, pridobljenih iz meritev 28. junija 2021 pri temperaturi 24,4°C na prenosni DLS napravi, je vidna na slikah 4.44.
Slika 4.44: Primerjava počasne relaksacijske frekvence na DDM in DLS napravi za vzorec S3 - d(GCG2AG4AG2).
S4 - d(GCG2AG4AG2CG)
Za vzorec S4 - d(GCG2AG4AG2CG) veljajo podobne ugotovitve kot za prejšnji vzo-rec. Analizo smo pričeli s prileganjem teoretične krivuljeg(1)(q, τ)k meritvam, ki so bile izvedene pri temperaturi 24,2°C. Prileganje teoretične krivulje je vidno na slikah 4.45. Tudi tukaj je prileganje teoretične krivuljeg(1)(q, τ)boljše, če upoštevamo pri tem pogoj razteznega parametra hitrega relaksacijskega načina γ1 >1.
Na slikah 4.46 so prikazani rezultati hitre in počasne frekvenčne odvisnosti od q2 za vzorec S4 - d(GCG2AG4AG2CG). Tudi tukaj je vidna izrazita nelinearna fre-kvenčna odvisnost odq2hitrega relaksacijskega načina. Pri počasnem relaksacijskem načinu, so rezultati pri pogoju γ1, γ2 <1manj smiselni, kljub temu, da ni velikega odstopanja prilegajoče se teoretične krivulje k merjenim podatkom. Zato smo v na-daljni analizi primerjali rezultate le pri pogoju prileganja teoretične krivulje γ1 >1 inγ2 ≤1.
Ponovno si podrobneje lahko pogledamo počasen relaksacijski način. Tudi tokrat razberemo iz naklona prilegajoče se premice k dobljenim frekvencam prepričamo, da gre za počasen relaksacijski način, katerega rezultat počasne difuzijske konstante je
Dt = (4,97±0,03)·10−13 m2/s in ⟨︁
Dt⟩︁
= (4,±0,02)·10−13 m2/s. Rezultate počasnega relaksacijskega načina smo primerjali še z rezultati meritev stacionarne DLS naprave z dne 28. junija 2021 pri temperaturi 24,4°C. Primerjava je vidna na slikah 4.47. Tudi tukaj se nakazuje, da so si rezultati med seboj primerljivi.
= (4,±0,02)·10−13 m2/s. Rezultate počasnega relaksacijskega načina smo primerjali še z rezultati meritev stacionarne DLS naprave z dne 28. junija 2021 pri temperaturi 24,4°C. Primerjava je vidna na slikah 4.47. Tudi tukaj se nakazuje, da so si rezultati med seboj primerljivi.