Ein Differenzkalorimeter ist ein Instrument, das misst, wie Proben auf Temperaturänderungen reagieren. Eine Probe wird verwendet, weil die Veränderungen, die sie bei Temperaturerhöhung oder -senkung erfährt, bereits bekannt sind. Sie dient als Vergleich mit einer anderen Probe, bei der die Reaktion auf Temperaturänderungen getestet wird. Jede Probe wird in einem als Tiegel bezeichneten Behälter aufbewahrt, und die Materialien, die mit dem Gerät getestet werden sollen, sind normalerweise biologische Moleküle wie Nukleinsäuren oder Proteine.
Die Tests mit dem Differentialscanningkalorimeter basieren auf dem Gebiet der Differentialscanningkalorimetrie (DSC), die die Analyse der Stabilität biologischer Moleküle und Systeme beinhaltet. Die mit der Entfaltung von Molekülen verbundene Energie wird ebenso gemessen wie ihr Gleichgewicht zwischen gefaltet oder entfaltet. Wenn Moleküle ihren Zustand ändern oder die Probe schmilzt oder erstarrt, können die Forscher sie anhand der Änderungen ihrer Wärmekapazität klassifizieren. Moleküle gelten als stabiler, wenn die Temperaturen höher sind und sich das Material in einem Zustand befindet, in dem sich mindestens die Hälfte der Moleküle im Übergang befindet.
Um eine neue Probe zu messen, muss sie mit der Änderungsrate eines anderen Materialtyps verglichen werden. Auch bei leeren Behältern werden die Temperaturunterschiede gemessen und daraus eine spezifische Wärmekapazität berechnet. Die Temperaturänderungsgeschwindigkeit ist für beide Behälter gleich und erfolgt über den gleichen Temperaturbereich. Es werden Wärmekapazitäten von 212 °C bis 2,192 °C (100 °F bis 1,200 °F) gemessen. Ein Differenzkalorimeter kann auch Phasenänderungen messen, die in einem Temperaturbereich von 68 °F bis 2,732 °F (20 °C bis 1,500 °C) auftreten.
Die Heizraten sind normalerweise konstant, aber mit einem modulierten Differenzkalorimeter können geringfügige Änderungen der Rate oder Oszillationen durchgeführt werden. Diese Funktion ermöglicht es den Forschern in einem Scan, die Wärmekapazität einer Substanz besser zu verstehen und auch reversible und nicht reversible Auswirkungen von Wärme auf eine Probe während der Zeit der Schwingung zu messen. Das Instrument bietet eine empfindlichere Methode zur Charakterisierung von Molekülen.
Zur Charakterisierung von Polymeren sowie der Stabilität von Proteinen werden in der Regel Differential-Scanning-Kalorimeter-Systeme verwendet. Sie werden in Spezialgebieten wie Protein-Engineering, der Untersuchung von Antikörpern und dem Verständnis der Natur von Nukleinsäuren, Lipiden und Membranen eingesetzt. Molekulare Wechselwirkungen können in sehr kleinem Maßstab gemessen werden, und Wissenschaftler können auch untersuchen, wie sich Strukturänderungen in Molekülen über bestimmte Temperaturbereiche und Änderungsgeschwindigkeiten auswirken.