高分子研究中的一个知识问题——柔性链“从线团到小球”的构象变化

IF 16.4 1区化学 Q1 CHEMISTRY, MULTIDISCIPLINARY

Accounts of Chemical Research Pub Date : 2017-01-09 DOI:10.11777/J.ISSN1000-3304.2017.16362

叶晓东, 周科进, 吴奇

{"title":"高分子研究中的一个知识问题——柔性链“从线团到小球”的构象变化","authors":"叶晓东, 周科进, 吴奇","doi":"10.11777/J.ISSN1000-3304.2017.16362","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"一条大分子链由许多小分子通过共价键连接而成.正是这一\"连接\"导致了大分子一些独特的物理性质及相关问题.本文希望阐明的就是这样一个小分子物理中没有的知识问题：小分子在溶剂中仅有溶或不溶2个状态；而自60年代起，理论学家们就预言一条柔性大分子链在溶解的状态下，其构象随着溶剂性质变差可以从无规线团蜷缩成一个单链小球.为了证明这一构象变化，实验学家们从70年代末起进行了大量的研究，直至90年代初期仍未观察到稳定的单链蜷缩小球.实验上这一长期悬而未解的问题困惑着众多研究者.甚至有理论学家在1993年报道，当今的样品制备和实验手段无法观察到一个热力学稳定的单链蜷缩小球.中国钱人元先生和一些其他研究者自80年代末期也开始关注与单链有关的问题.我们实验室从1993年开始另辟蹊径，通过制备和采用窄分布的热敏性水溶性高分子超长链，终于在1995年利用激光光散射首次观察到理论上预测的\"线团到小球\"的构象变化.随后，又揭示了变化过程中存在着一个全新的\"融化球\"构象以及在单链蜷缩小球中并无理论上预计的额外链互穿和打结.从得到的稳定单链蜷缩小球出发，我们又首次在实验上研究了\"小球到线团\"的过程，意外地观察到其在准理想状态附近滞后于\"线团到小球\"的构象变化，并证明该滞后可归于链蜷缩过程中形成的额外链内氢键.最后，借用红外纳秒脉冲激光加热的方法研究了\"线团到小球\"的蜷缩动力学，并发现其包含了在单个高分子链上\"成核\"和\"粗化\"先后2个过程.其中，\"成核\"过程与链长无关.经过近20年的努力，我们终于基本解决了这一近代高分子物理研究中与知识有关的重要问题，揭示了与其相关的一些大分子特有的物理性质.","PeriodicalId":1,"journal":{"name":"Accounts of Chemical Research","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":16.4000,"publicationDate":"2017-01-09","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"1","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Accounts of Chemical Research","FirstCategoryId":"92","ListUrlMain":"https://doi.org/10.11777/J.ISSN1000-3304.2017.16362","RegionNum":1,"RegionCategory":"化学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q1","JCRName":"CHEMISTRY, MULTIDISCIPLINARY","Score":null,"Total":0}

引用次数: 1

Abstract

一条大分子链由许多小分子通过共价键连接而成.正是这一"连接"导致了大分子一些独特的物理性质及相关问题.本文希望阐明的就是这样一个小分子物理中没有的知识问题：小分子在溶剂中仅有溶或不溶2个状态；而自60年代起，理论学家们就预言一条柔性大分子链在溶解的状态下，其构象随着溶剂性质变差可以从无规线团蜷缩成一个单链小球.为了证明这一构象变化，实验学家们从70年代末起进行了大量的研究，直至90年代初期仍未观察到稳定的单链蜷缩小球.实验上这一长期悬而未解的问题困惑着众多研究者.甚至有理论学家在1993年报道，当今的样品制备和实验手段无法观察到一个热力学稳定的单链蜷缩小球.中国钱人元先生和一些其他研究者自80年代末期也开始关注与单链有关的问题.我们实验室从1993年开始另辟蹊径，通过制备和采用窄分布的热敏性水溶性高分子超长链，终于在1995年利用激光光散射首次观察到理论上预测的"线团到小球"的构象变化.随后，又揭示了变化过程中存在着一个全新的"融化球"构象以及在单链蜷缩小球中并无理论上预计的额外链互穿和打结.从得到的稳定单链蜷缩小球出发，我们又首次在实验上研究了"小球到线团"的过程，意外地观察到其在准理想状态附近滞后于"线团到小球"的构象变化，并证明该滞后可归于链蜷缩过程中形成的额外链内氢键.最后，借用红外纳秒脉冲激光加热的方法研究了"线团到小球"的蜷缩动力学，并发现其包含了在单个高分子链上"成核"和"粗化"先后2个过程.其中，"成核"过程与链长无关.经过近20年的努力，我们终于基本解决了这一近代高分子物理研究中与知识有关的重要问题，揭示了与其相关的一些大分子特有的物理性质.

查看原文本刊更多论文

高分子研究中的一个知识问题——柔性链“从线团到小球”的构象变化

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

求助全文

约1分钟内获得全文求助全文

来源期刊

Accounts of Chemical Research 化学-化学综合

CiteScore

31.40

自引率

1.10%

发文量

312

审稿时长

2 months

期刊介绍： Accounts of Chemical Research presents short, concise and critical articles offering easy-to-read overviews of basic research and applications in all areas of chemistry and biochemistry. These short reviews focus on research from the author’s own laboratory and are designed to teach the reader about a research project. In addition, Accounts of Chemical Research publishes commentaries that give an informed opinion on a current research problem. Special Issues online are devoted to a single topic of unusual activity and significance. Accounts of Chemical Research replaces the traditional article abstract with an article "Conspectus." These entries synopsize the research affording the reader a closer look at the content and significance of an article. Through this provision of a more detailed description of the article contents, the Conspectus enhances the article's discoverability by search engines and the exposure for the research.