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前言
有一句名言:“世界上没有两片雪花是一样的”,这句话揭示了一个基本自然规律:自然界不存在完全相同的两个物体。在微观世界,这一规律同样存在,所以有了“微观不均一性”这一术语来描述这一现象。
然而,在我们目前所研究的分子世界中,情况却有所不同。假如把一个分子比作一片雪花,我们就会发现,纯净的有机物分子是以单一的相同结构式的分子所组成的,也就是说,从组成结构式的角度去看,每一片雪花都是相同的!(当然了,分子无时无刻不处在运动之中,如果考虑构象的话,每个分子又都是不相同的)
那么,我们很自然地设想:是否存在一类物质,组成它的每一个分子的结构式都是各不相同的呢?也就是说,是否存在“单分子混合物”形态的物质?
这个想法,乍一听,是不可能实现的,甚至有些荒诞。毕竟,1摩尔分子的数量是6.02×1023个,而目前已经被合成的分子种类在108这个数量级,而且也根本无法做到从已合成的分子中每种取一个分子构成混合物。因此,我们似乎没有一个可行的方法去获得这样一种设想的“单分子混合物”。
然而,从另一个角度考虑,如果我们能够充分利用排列组合原理,就有可能以指数扩增的方式获得不同结构式的分子,从而获得“单分子混合物“这一独特形态的物质。这一个想法,是我在2018年4月想到的,2021年整理发布在arXiv上(Yu Tang, Single Molecule Mixture: A Concept in Polymer Science, arXiv:2102.05845, https://doi.org/10.48550/arXiv.2102.05845 )。在随后的一系列博文中,我将对“单分子混合物”这一概念进行一个详细的讨论。
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GMT+8, 2024-11-23 16:44
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