Un calorimetro a scansione differenziale è uno strumento che misura come i campioni rispondono alle variazioni di temperatura. Un campione viene utilizzato perché sono già note le variazioni che subisce quando la temperatura sale o scende. Viene utilizzato come confronto con un altro campione, per il quale viene testata la risposta alle variazioni di temperatura. Ogni campione è conservato in un contenitore chiamato crogiolo e i materiali che il dispositivo è progettato per testare sono solitamente molecole biologiche, come acidi nucleici o proteine.
I test eseguiti utilizzando il calorimetro a scansione differenziale si basano sul campo della calorimetria a scansione differenziale (DSC), che prevede l’analisi della stabilità delle molecole e dei sistemi biologici. Viene misurata l’energia associata allo sviluppo delle molecole e il loro equilibrio tra l’essere piegate o spiegate. Quando le molecole cambiano stato o il campione si scioglie o si solidifica, i cambiamenti nella loro capacità termica consentono ai ricercatori di classificarle. Le molecole sono considerate più stabili quando le temperature sono più alte e il materiale si trova in uno stato in cui almeno la metà delle molecole è in transizione.
Per misurare qualsiasi nuovo campione, deve essere confrontato con il tasso di variazione per un altro tipo di materiale. Le differenze di temperatura vengono misurate anche quando i contenitori sono vuoti e vengono utilizzate come riferimento per calcolare una capacità termica specifica. La velocità con cui la temperatura cambia è la stessa per entrambi i contenitori e si verifica nello stesso intervallo di temperatura. Vengono misurate le capacità termiche da 212°F a 2,192°F (da 100°C a 1,200°C). Un calorimetro a scansione differenziale può anche misurare i cambiamenti di fase che si verificano in un intervallo di temperatura da 68 ° F a 2,732 ° F (da 20 ° C a 1,500 ° C).
Le velocità di riscaldamento sono generalmente costanti, ma piccole variazioni nella velocità, o oscillazioni, possono essere eseguite con un calorimetro a scansione differenziale modulato. In una scansione, questa funzione consente ai ricercatori di avere una comprensione più chiara della capacità termica di una sostanza e anche di misurare gli effetti reversibili e non reversibili del calore su un campione durante il tempo in cui si verifica l’oscillazione. Lo strumento fornisce un metodo più sensibile per caratterizzare le molecole.
I sistemi calorimetrici a scansione differenziale sono generalmente utilizzati per caratterizzare i polimeri e la stabilità delle proteine. Sono utilizzati in campi specializzati, come l’ingegneria delle proteine, lo studio degli anticorpi e la comprensione della natura degli acidi nucleici, dei lipidi e delle membrane. Le interazioni molecolari possono essere misurate su scala molto ridotta e gli scienziati possono anche studiare come le alterazioni strutturali nelle molecole hanno un effetto su determinati intervalli di temperatura e velocità di cambiamento.