پتانسیل زتا برای درک و کنترل خواص سوسپانسیون‌های کلوئیدی بسیار حائز اهمیت است. عموما می‌توان خصوصیات یک سوسپانسیون را با درک چگونگی برهم‌کنش کلوئیدها با یکدیگر شناسایی نمود. در برخی موارد لازم است برای جدا نگه داشتن ذرات از یکدیگر و ممانعت از تجمع آن‌ها، نیز دافعه بین ذرات به حداکثر مقدار ممکن گاهی نیز هدفی کاملا متفاوت دنبال می‌شود و با حذف یا کاهش نیروهای دافعه، تشکیل توده‌های بزرگ، تسریع شده و عمل صاف شدن آسان‌تر می‌شود .لازم به ذکر است با ایجاد تغییر در تعادل بین نیروهای دافعه و جاذبه بین ذرات، می‌توان ویسکوزیته محلول را تغییر داده و آن را تعدیل نمود. ه دلیل اندازه بسیار کوچک کلوئید، نیروهای سطحی در مرز بین ذره و مایع بسیار مهم هستند. یکی از مهم‌ترین اثرات سطحی، الکتروسینتیک است ذرات کلوئید بار الکتریکی یکسانی داشته لذا نیروی دافعه الکتروستاتیک بین دو ذره مجاور ایجاد می‌شود. اگر بار به اندازه کافی بزرگ باشد، کلوئیدها به صورت جدا از هم و پراکنده در سوسپانسیون باقی می‌مانند کاهش یا حذف این بارها اثر معکوس دارد. بنابراین ذرات کلوئیدی به راحتی تجمع کرده و از سوسپانسیون خارج می‌شوند. این تجمع باعث تغییر در خواص سوسپانسیون نیز می‌شود. بار الکتریکی ذرات با ایجاد تغییر در مایع سوسپانسیون قابل کنترل است. این تغییر و تعدیل شامل کاهش یا افزایش PH، تغییر در گونه‌های یونی درون محلول و استفاده از یک گونه فعال سطحی که به طور مستقیم به ذرات کلوئیدی اتصال یافته و خواص آن‌ها را دستخوش تغییر می‌کند است.
پتانسیل زتا
اکثر مایعات حاوی کاتیون‌ها و آنیون‌ها یعنی اتم‌های با بار‌های مثبت و منفی هستند. موقعی که ذرات باردار در یک مایع معلق شوند، یون‌های با بار مخالف به سمت ذرات معلق جذب می‌شوند. یعنی نمونه با بار منفی، یون‌های مثبت را از مایع به سمت خود جذب کرده و بر عکس نمونه با بار مثبت، یون‌های منفی را از مایع به سمت خود جذب می‌کند. یون‌های نزدیک سطح ذره، شدیدا جذب شده در حالی که یون‌های دورتر، پیوند سستی خواهند داشت که لایه نفوذ نامیده می‌شود .
درون لایه نفوذ، مرزی وجود دارد که یون‌های درون این مرز با حرکت ذره در مایع، حرکت خواهند کرد و اما یون‌های بیرون مرز، ساکن باقی می‌مانند. این مرز صفحه لغزش (Slipping plane) نامیده می‌شود. از طرفی، پتانسیلی که بین سطح ذره و مایع وجود دارد، با فاصله از سطح ذره تغییر می‌کند. این پتانسیل در صفحه لغزش، پتانسیل زتا نامیده می‌شود.
لایه مضاعف، جهت خنثی کردن بار کلوئید باردار تشکیل می‌شود. در عوض، باعث ایجاد یک پتانسیل الکتروسینتیکی بین سطح کلوئید و هر نقطه از توده مایع می‌گردد. این اختلاف ولتاژ در حد چند میلی ولت بوده و به عنوان پتانسیل سطح شناخته می‌شود. پتانسیل ψ که از آن به عنوان پتانسیل سطحی نیز نامیده می‌شود، بزرگی پتانسیل سطح، وابسته به بار سطح و ضخامت لایه مضاعف است.
پتانسیل زتا و پایداری کلوئیدی
پایداری سل‌های کلوئیدی، بر طبق تئوری DLVO و براساس تعادل بین نیروهای جاذبه و دافعه تعیین می‌شود. این تئوری یک توضیح کلاسیک برای بیان پایداری کلوئید در یک سوسپانسیون است. به نظر می‌رسد که تعادل میان نیروهای متضاد دافعه الکتروستاتیک و جاذبه به منظور توضیح وقوع و یا عدم وقوع اگلومریزاسیون سیستم‌های کلوئیدی استفاده می‌شود. دافعه الکتروستاتیک (Urepulsion) وقتی ایجاد می‌شود که لایه‌های مضاعف دو ذره کلوئید با هم برهم‌کنش داشته باشند. برای غلبه بر این نیرو، انرژی لازم است دافعه الکتروستاتیک نشان دهنده انرژی لازم جهت غلبه بر نیروی ما بین دو ذره است. این نیرو زمانی ماکزیمم است که لایه‌های مضاعف همدیگر را لمس می‌کنند. در خارج از لایه مضاعف این نیرو به صفر می‌رسد.
نیروی جاذبه و اندروالس (Uattrractive) حاصل نیروی بین مولکول‌های منفرد (Individual) در هر کلوئید است. هر مولکول کلوئید اول با تک تک مولکول‌های کلوئید دوم، جاذبه واندروالس این نیروها است و نیروی کل مجموعه‌ای از همه این نیروها است. تئوری DLVO، تمایل ذرات به اگلومریزاسیون و یا باقی ماندن به صورت ذرات مجزا را به وسیله برآیند منحنی‌های جاذبه واندروالس و دافعه الکتروستاتیک نشان می‌دهد که حاصل آن منحنی انرژی برهم‌کنش کل (Vtotal) است.
میدان الکتریکی اندازه‌گیری می‌کند. برای این منظور یک میدان الکتریکی با قدرت مشخص، روی نمونه‌ای که لیزر از آن عبور می‌کند، به کار برده می‌شود.
قابلیت تحرک الکتروفورتیک کلوئید تعیین‌کننده سرعتی است که ذرات باردار با آن حرکت می‌کنند. این موضوع سبب القای یک جابه جایی فرکانس در پرتو لیزر می‌گردد. با استفاده از تقریب‌های هوکل و اسمولوچفسکی برای تابع هنری، ثابت دی الکتریک نمونه، ویسکوزیته فاز مایع و در نهایت تحرک الکتروفورتیک، پتانسیل زتای ذرات در کلویید قابل محاسبه است. برای تعیین اندازه ذرات از روش DLS (Dynamic Light Scattering استفاده می‌شود.
اندازه گیری پتانسیل زتا
پتانسیل زتای یک ذره را می‌توان به وسیله معادله هنری (در صورت معلوم بودن قابلیت تحرک الکتروفورتیک نمونه) به دست آورد:
filereader.php?p1=main_6654c734ccab8f440
که در آن Ue قابلیت تحرک الکتروفورتیک، Ɛ ثابت دی الکتریک نمونه ξ پتانسیل زتا .f (ka تابع هنری هستند. معمولا تابع هنری با استفاده از تقریب‌های هوکل و اسمولوچفسکی، به ترتیب مقادیر ۱ و ۱/۵ است. پتانسیل زتا، با تلفیق تکنیک‌های اندازه‌گیری دیگر، مانند تلفیق دو روش الکتروفورز و روش LDV (Laser Doppler Velocimetry) تعیین می‌شود. این تکنیک LDE (Laser Doppler Electrophoresis نامیده شده و چگونگی حرکت یک ذره سریع در مایع (سرعت ذره) را هنگام اعمال میدان الکتریکی اندازه‌گیری می‌کند. برای این منظور یک میدان الکتریکی با قدرت مشخص، روی نمونه‌ای که لیزر از آن عبور می‌کند، به کار برده می‌شود.
کاربردهای پتانسیل زتا
از پتانسیل زتا می‌توان به عنوان ابزاری برای مطالعه دقیق توزیع پتانسیل در فصل مشترک استفاده کرد. این بررسی در حضور یون‌های ساده و سیستم‌های پیچیده‌تر مانند مواد فعال سطحی، یون‌های چند ظرفیتی، پلیمرها و حتی پروتئین‌ها نیز قابل انجام است. همچنین پتانسیل زتای نمونه، در تعیین تمایل ذرات درون مایع برای اتصال به یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
یکی از روش هایی که با بهره گیری از آن می توان توزیع اندازه ذرات (حتی در ابعاد نانو) به دست آورد، روش پراکندگی نور دینامیکی یا تفرق نور پویا است که به اختصار به آن DLS گفته می شود. اساس عملکرد آنالیز DLS ، حرکت براونی ذرات معلق در فاز مایع است.
نمونه هایی که با این تکنیک مورد آزمون قرار گیرند، لازم است به صورت سوسپانسیون یا امولسیون باشند. دستگاه های متنوعی نیز توسط شرکت های مختلف دنیا برای اندازه گیری و اجرای این آزمون ساخته شده است.ساز و کار اصلی همه این دستگاه ها یکسان است و فقط در بعضی از اجزای جانبی تفاوت دارند.