Wat is een differentiële scanning-calorimeter?
Een differentiële scanningcalorimeter is een instrument dat meet hoe monsters reageren op temperatuurveranderingen. Eén monster wordt gebruikt omdat de veranderingen die het ondergaat wanneer de temperatuur stijgt of daalt al bekend zijn. Het wordt gebruikt als een vergelijking met een ander monster, waarvoor de reactie op temperatuurveranderingen wordt getest. Elk monster wordt bewaard in een container die een smeltkroes wordt genoemd, en de materialen die het apparaat is ontworpen om te testen, zijn meestal biologische moleculen, zoals nucleïnezuren of eiwitten.
Tests die zijn uitgevoerd met behulp van de differentiële scanningcalorimeter zijn gebaseerd op het veld van differentiële scanningcalorimetrie (DSC), waarbij wordt onderzocht hoe stabiel biologische moleculen en systemen zijn. De energie die gepaard gaat met het ontvouwen van moleculen wordt gemeten, evenals hun evenwicht tussen gevouwen of ongevouwen. Wanneer moleculen van toestand veranderen of het monster smelt of vast wordt, kunnen onderzoekers deze door de veranderingen in hun warmtecapaciteit classificeren. Moleculen worden als stabieler beschouwd wanneer de temperaturen hoger zijn en het materiaal zich in een staat bevindt waarin ten minste de helft van de moleculen in overgang is.
Om een nieuw monster te meten, moet het worden vergeleken met de mate van verandering voor een ander type materiaal. De temperatuurverschillen worden ook gemeten wanneer de containers leeg zijn, en deze worden gebruikt als basislijn om een specifieke warmtecapaciteit te berekenen. De snelheid waarmee de temperatuur verandert, is hetzelfde voor beide containers en vindt plaats binnen hetzelfde temperatuurbereik. Warmtecapaciteiten van 212 ° F tot 2.192 ° F (100 ° C tot 1.200 ° C) worden gemeten. Een differentiële scanningcalorimeter kan ook faseveranderingen meten die optreden in een temperatuurbereik van 20 ° C tot 1500 ° C (68 ° F tot 2.732 ° F).
Verwarmingssnelheden zijn meestal constant, maar kleine veranderingen in de snelheid of oscillaties kunnen worden uitgevoerd met een gemoduleerde differentiële scanningcalorimeter. In één scan geeft deze functie onderzoekers een beter inzicht in de warmtecapaciteit van een stof en meten ze ook omkeerbare en niet-omkeerbare effecten van warmte op een monster gedurende de tijd dat de oscillatie plaatsvindt. Het instrument biedt een meer gevoelige methode om moleculen te karakteriseren.
Differentiële scanning calorimetersystemen worden in het algemeen gebruikt voor het karakteriseren van polymeren evenals de stabiliteit van eiwitten. Ze worden gebruikt op gespecialiseerde gebieden, zoals eiwittechnologie, het bestuderen van antilichamen en het begrijpen van de aard van nucleïnezuren, lipiden en membranen. Moleculaire interacties kunnen op zeer kleine schaal worden gemeten en wetenschappers kunnen ook bestuderen hoe structurele veranderingen in moleculen een effect hebben op bepaalde temperatuurbereiken en veranderingssnelheden.