Teoria de espalhamento de Mie aplicada ao espalhamento de luz de grandes esferas coloidais não homogêneas

Suspensões coloidais feitas de estruturas inteligentes núcleo-casca são de interesse atual em muitos campos. Suas propriedades vêm da possibilidade de variar os materiais do núcleo e da casca para modificar as propriedades químicas, biológicas e ópticas das partículas compostas. Essas partículas são formadas com um material com um núcleo de índice de refração constante e uma casca com um índice de refração decrescendo até corresponder ao índice de refração do solvente. Poly(N-IsoPropyl AcrylaMide) (PNIPAM) é um exemplo típico de materiais que formam cascas. Neste relatório, apresentamos como aplicar a teoria de espalhamento de Mie para prever e entender o espalhamento de luz estático de grandes partículas coloidais não homogêneas com simetria esférica, cujo tamanho é comparável ou maior do que o comprimento de onda da luz utilizado para desenvolver experimentos de espalhamento, onde a aproximação de Rayleigh-Gans-Debye não é válida. Aqui, o decaimento do índice de refração foi aproximado por um perfil de RI gaussiano avaliado numericamente através de uma esfera em múltiplas camadas. Calculamos as funções do fator de forma de suspensões de microgéis de PNIPAM previamente relatados e suspensões núcleo-casca feitas de poliestireno/PNIPAM a 20 e 40 °C sintetizadas por nós. Em todos os casos, nosso método teve sucesso em fornecer a intensidade de espalhamento como uma função do ângulo. O software para utilizar o método numérico é bastante simples e está acessível como um código aberto. Os resultados podem não apenas ajudar a prever e entender as propriedades fotônicas de microgéis com grandes estruturas núcleo-casca, mas também para qualquer partícula com uma distribuição de índice de refração com simetria esférica, como no caso de microgéis com agentes super caotrópicos, microgéis ocos ou micropartículas.