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《Chem. Soc. Rev.》综述:利用单分子力谱研究高分子单链弹性的环境响应

已有 720 次阅读 2020-4-3 17:19 |个人分类:学海泛舟|系统分类:科研笔记| 高分子;力谱;综述

道生一,一生二,二生三,三生万物 这一来自《道德经》的古典哲学思想对高分子领域的学者仍有启发:高分子单链可视为,高分子材料则是由无数个“一”堆积和组装而来。高分子单链性质与其宏观材料性质之间应存在直接的关联。虽然目前仍难以建立这一关联,但我们相信,对高分子单链的深入研究必然会促进高分子科学与工程领域的发展。

基于原子力显微镜的单分子力谱(AFM-SMFS)由于其可在液体、空气及真空环境下工作等优点,已发展成为研究高分子单链弹性的一种重要实验方法。最近,我们系统评述了近年来各研究组在研究高分子单链弹性的环境响应方面的进展。

综述首先简要介绍了AFM-SMFS的工作原理以及单链力谱的判定标准;其次介绍了高分子单链理论模型的发展历程;介绍了高分子单链本征弹性的概念(高分子主链结构的固有焓弹性),并汇总了若干高分子主链结构的本征弹性数据。

随后回顾了外界环境(如温度、pH、离子、水)对常见合成高分子和生物大分子单链弹性的影响及相关机理。以本征弹性为基准,可定量地估算外界环境对高分子单链弹性的影响。综述了高分子单链弹性的环境响应在构造能量转换分子器件以及环境响应材料的设计等方面的应用。最后,展望了这一领域的挑战和机遇,并提出了一些可能的研究方向。

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该综述以“Environment-dependent single-chain mechanics of synthetic polymers and biomacromolecules by atomic force microscopy-based single-molecule force spectroscopy and the implications on advanced polymer materials”为题发表于Chemical Society Reviews 2020, DOI: 10.1039/c9cs00855a

论文链接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2020/CS/C9CS00855A




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