fV H(q2)−Dtq2 pri temperaturi 23,5°C.
4.1. Dinamično sipanje svetlobe - DLS Tabela 4.4: Primerjava rezultatov vzorca S1_t363 med podatki, pridobljeni s staci-onarno in prenosno DLS napravo.
naprava količina σi količina σi
stac.
Dt [m2/s]4,27·10−110,02·10−11⟨Dt⟩ [m2/s]4,22·10−110,03·10−11
Rh [nm] 5,5 0,1 ⟨Rh⟩ [nm] 5,6 0,1
Dr [kHz] 203 275 ⟨Dr⟩ [kHz] 121 198
L [nm] 55 – 21 ⟨L⟩ [nm] 56 – 27
d [nm] 0,5 – 5,0 ⟨d⟩ [nm] 0,5 – 3,5
pren.
Dt [m2/s]4,13·10−110,06·10−11⟨Dt⟩ [m2/s]4,04·10−110,06·10−11
Rh [nm] 5,4 0,15 ⟨Rh⟩ [nm] 5,55 0,14
Dr [kHz] 168 526 ⟨Dr⟩ [kHz] 135 366
L [nm] 54 – 18 ⟨L⟩ [nm] 56 – 19
d [nm] 0,5 – 5,6 ⟨d⟩ [nm] 0,5 – 5,5
Poglejmo si še analizo počasnega relaksacijskega načina meritev s slik 4.3e in 4.3f. Analiza počasnega relaksacijskega načina v VV načinu merjenja je prikazana na slikah 4.16, kjer ponovno opazimo že opisan trend obnašanja počasne relaksacijske frekvence, ki pa po kotu θ > 100° (q2 > 6 ·1014), kjer opazimo skok v njenih vrednostih, postane slabše zaznavna. Sumimo, da so vrednosti počasne relaksacijske frekvence, od kota 100° dalje, vprašljive in bi morebiti bilo bolj smiselno k tem meritvam prilegati g(2)−1krivuljo s samo enim relaksacijskim načinom.
(a) (b)
Slika 4.16: Analiza počasnega relaksacijskega načina VV meritev vzorca S1_t363.
(a) Vsi rezultati in (b) približan del rezultatov.
Podobno obnašanje počasne relaksacijske frekvence opazimo pri analizi poča-snega relaksacijskega načina VH meritev, ki je prikazana na sliki 4.17. Zanimivo je, da je počasen relaksacijski način - proti pričakovanjem - bolj viden pri večjih kotih, kar vidimo na sliki 4.17b. Prisotne so tudi velike negotovosti, ki pa so stalnica pri VH rezultatih analize. Koristno bi bilo preveriti ponovljivost meritev, v VH načinu, vzorca S1_t363, česar pa nismo storili.
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
(a) Počasna relaksacijska frekvenca.
(b) Delež a1 hitrega relaksacijskega na-čina.
Slika 4.17: Analiza počasnega relaksacijskega načina VH meritev na stacionarni napravi vzorca S1_t363.
Tudi za ta vzorec smo izvedli več meritev v VV načinu, s čimer lahko preverimo nekakšno ponovljovost meritev. Analizo meritev lahko vidimo na sliki 4.18, rezultate pa v tabeli 4.5. Vrh počasne relaksacijske frekvence tudi tukaj ocenjujemo pri kotu θ ∼95°−105°.
(a) (b)
Slika 4.18: Vse analize meritev vzorca S1_t363 v VV načinu. (a) Hitri relaksacijski način in (b) počasni relaksacijski način.
4.1. Dinamično sipanje svetlobe - DLS Tabela 4.5: Kvantitativni rezultati pri preverjanju ponovljivosti meritev za vzorec S1_t363.
datum naprava temp Dt [m2/s] Dt(25°C) [m2/s] Rh [nm]
29. jun 2021 stac. 25,8°C (4,5±0,1)·10−11 (4,4±0,15)·10−11 5,6±0,2 28. jun 2021 pren. 26,2°C(4,15±0,06)·10−11(4,02±0,08)·10−116,1±0,2 10. maj 2021 stac. 23,3°C(4,27±0,02)·10−11(4,47±0,06)·10−115,5±0,1 12. jan 2021 pren. 21,6°C(4,13±0,06)·10−11(4,52±0,09)·10−115,4±0,2 24. avg 2020 pren. 27,5°C(5,14±0,04)·10−11(4,82±0,08)·10−115,1±0,1 28. jul 2020 pren. 27,0°C (4,7±0,2)·10−11 (4,5±0,3)·10−11 5,5±0,3
4.1.3.2 Analiza drugega sklopa vzorcev
VzorecS1 1 mM oligo 100 mM KCl - d(G2AG4AG2):
V drugem sklopu imamo najprej vzorec z oznako S1, ki ustreza sekvenci d(G2AG4AG2) pri koncentraciji 1mM oligo in 100 mM KCl. Najprej si poglejmo analizo hitrega relaksacijskega načina meritev iz slik 4.2a in 4.2b. Analiza je prikazana na slikah 4.19. Enako smo naredili z meritvami na prenosni DLS napravi. Meritve, opra-vljene 12. januarja 2021 pri temperaturi 21,2°C v polariziranem VV načinu, smo kombinirali z meritvami 8. januarja 2021, izvedene pri temperaturi 21,9°C in 13.
januarja 2021, izvedene pri temperaturi 20,4°C v depolariziranem - VH načinu. Me-ritve na prenosni DLS napravi so veliko bolj zašumljene, kot meMe-ritve na stacionarni DLS napravi. Opazimo tudi le en relaksacijski način. Pri dobljenih relaksacijskih frekvencah6Dr=fV H(q2)−Dtq2 so prisotne velike negotovosti. Grafičnega prikaza meritev in analize za prenosno DLS napravo tokrat ne bomo prikazali, saj izgledajo zelo podobno, kot pri vzorcema S1_264 in S1_t363. Zbrane pa imamo kvantitativne rezultate v tabeli 4.6, ki so bolj pomembni.
(a) (b)
Slika 4.19: Analiza meritev vzorca S1 1mM oligo 100 mM KCl. (a) Prileganje premice k dobljenim podatkom iz VV načina merjenja pri temperaturi 23,8°C. (b) Prileganje konstante k izračunom 6Dr =fV H(q2)−Dtq2 pri temperaturi 23,5°C.
Poglavje 4. Eksperimenti in meritve
Tabela 4.6: Primerjava rezultatov vzorca S1 1mM oligo 100 mM KCl med podatki, pridobljeni s stacionarno in prenosno DLS napravo.
18. in 19 maj
naprava količina σi količina σi
stac.
Pri meritvah na slikah 4.2a in 4.2b opazimo še počasen relaksacijski način. Pri VV načinu, je ta opazen le do kota 80° (q2 ≈ 4,1·1014 m−2), kar vidimo na sliki 4.20a. Meritvam pri kotih večjih od 80° smo prilegali g(2) −1 krivuljo z le enim relaksacijskim načinom. Podobno velja tudi za meritve na prenosni DLS napravi, kjer pa je postal počasen relaksacijski način neopazen že prej.
Pri VH načinu je počasen relaksacijski način lepo viden pri samo nekaterih za-četnih kotih. Vrednosti počasne relaksacijske frekvence imajo zelo malo negotovost (slika 4.20b). Počasen relaksacijski način kmalu za tem postane slabo zaznaven, zato tudi velike negotovosit pri vrednostih počasne relaksacijske frekvence. Lahko bi se kaj hitro odločili za prileganje g(2) −1 krivulje k meritvam z enim relaksacijskim načinom. To smo storili šele pri nekaj zadnjih kotih meritev.
4.1. Dinamično sipanje svetlobe - DLS
(a) (b)
Slika 4.20: Analiza počasnega relaksacijskega načina za vzorec S1 1 mM oligo 100 mM KCl. (a) Polariziran - VV in (b) depolariziran - VH način.
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
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