Trong phòng sạch của phòng thí nghiệm nghiên cứu khoa học, một thiết bị giống như kính hiển vi đang sử dụng laser làm "đầu dò", xuyên qua dung dịch protein, đình chỉ hạt nano thậm chí polymer phân tử cao, vẽ đường cong phân bố kích thước hạt và dữ liệu trọng lượng phân tử trên màn hình. Đây chính là máy tán xạ ánh sáng laser động tĩnh - một công cụ phân tích tích hợp công nghệ tán xạ ánh sáng động (DLS) và tán xạ ánh sáng tĩnh (SLS), mở khóa những bí ẩn vi mô trong các lĩnh vực như vật liệu nano, đại phân tử sinh học.
Cốt lõi của máy phân tán ánh sáng laser động tĩnh nằm trong cơ chế vật lý của sự tương tác của laser với vật chất. Khi laser đơn sắc chiếu vào mẫu, các hạt hoặc phân tử lơ lửng tạo ra chuyển động Brown do chuyển động nhiệt, dẫn đến dao động ngẫu nhiên về cường độ ánh sáng tán xạ. Mô-đun tán xạ ánh sáng động phân tích tần số dao động này thông qua hàm tự tương quan, tính toán chính xác bán kính thủy động lực học và hệ số khuếch tán của hạt, phạm vi phát hiện kích thước hạt bao gồm 0,3 nanomet đến 10 micron, độ phân giải lên đến 0,1 nanomet.
Mô - đun tán xạ quang tĩnh thì tập trung vào độ phụ thuộc góc của cường độ ánh sáng tán xạ. Thông qua một loạt các máy dò đa góc, thiết bị thu thập dữ liệu cường độ ánh sáng ở các góc tán xạ khác nhau, kết hợp với bản đồ Zimm hoặc phù hợp Berry, có thể thu được trọng lượng phân tử trung bình nặng của mẫu, bán kính quay và hệ số hai chiều.
Trong lĩnh vực y sinh học, máy phân tán ánh sáng laser động tĩnh là "tiêu chuẩn vàng" để kiểm soát chất lượng protein. Bằng cách theo dõi sự thay đổi kích thước hạt của thuốc kháng thể trong quá trình bảo quản, xu hướng tập hợp protein có thể được cảnh báo sớm và đảm bảo sự ổn định của sản phẩm sinh học. Trong nghiên cứu liệu pháp gen, thiết bị được sử dụng để mô tả sự phân bố kích thước hạt của vectơ virus liên quan đến tuyến (AAV), hỗ trợ tối ưu hóa quá trình vectơ virus.
Lĩnh vực công nghệ nano, thiết bị hóa thân thành "Kính hiển vi vật liệu". Từ phân tích cấu trúc lỗ chân lông của vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFs), đến đánh giá đồng nhất về kích thước của các chấm lượng tử graphene, đến giám sát ổn định của các hạt nano vàng keo, khả năng phân tích đa thông số của nó cung cấp hướng dẫn trực quan cho thiết kế vật liệu nano.
Hiện nay, máy phân tán ánh sáng laser tĩnh động đang tiến triển theo hướng thông minh hóa, đa phương thức. Sự ra đời của thuật toán AI đã cho phép cải thiện đáng kể hiệu quả phân tích dữ liệu, giảm 80% thời gian phân tích kích thước hạt bằng cách tối ưu hóa phù hợp với các chức năng tự tương quan thông qua học sâu. Đáng chú ý hơn là sự đột phá trong công nghệ kết hợp, trong đó thiết bị kết hợp với tách dòng trường (FFF) hoặc sắc ký ngăn chặn kích thước (SEC) cho phép tách và mô tả trực tuyến các mẫu phức tạp, phân tích thành công hành vi phân ly của các tập hợp protein trong cột sắc ký thông qua hệ thống kết hợp SEC-DLS.
Trong lĩnh vực phát hiện vật thể sống, máy phân tán ánh sáng động kiểu đầu dò sợi quang đã nổi lên. Thiết bị này dẫn laser vào bên trong mô sinh học bằng sợi quang linh hoạt, cho phép theo dõi thời gian thực các thông số sinh lý như độ cứng của ma trận ngoại bào, vi tuần hoàn máu và các thông số khác, cung cấp các công cụ mới để chẩn đoán sớm khối u.