大分子化学键的内旋转使其具有一定的链柔性并展现出多种链构象，荷电大分子溶液中抗衡离子（亦称反离子）的存在以及空间分布将改变链构象，从而改变宏观上的功能性。因此，如何从微观或介观上解明这样的问题，便是高分子物理领域重要的基础性课题之一。长达半个世纪的各种研究手段被用于表征该体系，同时也引起了来自不同学科背景的研究，其结果使得人们对聚电解质溶液中的物理化学性质有了更全面的了解。这一过程中也发展了不少新的、探测体系内信息的研究方法和实验手段。

      在这个背景下，北京师范大学赵孔双教授将早就被用于研究聚合物（溶液）的介电谱拓展至聚电解质溶液中，综述现在的介电解析（dielectric analysis）方法的特色以及与以往各种成功的测量/表征方法之间的差异。从作者的视角和表述方式，强调理论解析的手法，以探知/解明“抗衡离子空间分布”如何影响“链构象”的本质原因为主线，以如何解析介电谱来获得尽可能多的内部信息为念头，将作者课题组十几年来在聚电解质溶液体系所获得的一些介电谱解析策略、方法乃至技术上的经验，结合相关的研究展示在这个综述里。

      全文分三个部分：第一部分分析/确定介电参数时所涉及到的标度论和抗衡离子凝聚理论、柔性分子的双层极化（DLP）理论和介电模型，以及界面极化的介电理论和模型（图的蓝色框架内）；第二部分通过介电解析获得的聚电解质溶液的内部信息，如链构象参数、离子的分布和凝聚/熵减、链纠缠和多种相互作用导致的微结构，以及相转移和链构象对外界刺激的响应等（红色框架）；第三部分为研究实例，包括柔性聚电解质溶液，荷电的和响应性高分子参与的微凝胶溶液，以及聚电解质球刷悬浮液。

      综述只限于射频段的测量和解析方法而并未包括反映小分子和水键合行为的微波段。另外，作为一种重要的软物质，聚电解质溶液综合了软物质体系的诸多特性，典型的是：巨大的构象熵，敏感的刺激（包括电场和温度等）响应性，以及介电参数和浓度的标度依赖性。这些都可以被介电谱监测到，并通过详尽数理解析给内部的微观链结构，介观聚集结构以可参考的物理图像。

      该工作发表在Chinese Journal of Polymer Science的"Charged Polymers"专辑。

原文信息：

Conformation and Counterion Distribution of Polyelectrolyte in Solution as Viewed from Dielectric Approach

Zhao, K. S.

Chinese J. Polym. Sci. 

DOI: 10.1007/s10118-024-3138-0