[發(fā)明專利]一種單個環(huán)形聚合物分子在固/液界面上擴散信息的測量方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201611023738.5
• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN108072636A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 葉少勇;鄭鍇鍇;楊京法;趙江
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

本發(fā)明公開了一種單個環(huán)形聚合物分子在固/液界面上擴散信息的測量方法。該方法包括如下步驟：(1)用熒光分子探針標記待測量的環(huán)形聚合物，得到熒光標記的環(huán)形聚合物；(2)配制熒光標記的環(huán)形聚合物溶液，將溶液固定在激發(fā)光光學窗口上，形成固/液界面；激光照射固/液界面，采用熒光關聯(lián)光譜測量系統(tǒng)進行測量，即可得到擴散信息；熒光關聯(lián)光譜測量系統(tǒng)中的光學顯微單元采用倒置熒光顯微鏡，包括一顯微鏡物鏡、一二向色鏡、一發(fā)射光高通濾波片、一激發(fā)光帶通濾波片、一針孔、一分束鏡和一聚焦透鏡。本發(fā)明方法可實現(xiàn)單個環(huán)形聚合物分子在固/液界面上擴散信息的測量，具有極高的空間分辨率，測量樣品的表界面濃度可達每平方微米幾個分子的水平。

技術領域

本發(fā)明屬于高分子物理基礎研究領域，特別涉及到一種單個環(huán)形聚合物分子在固/液界面上擴散信息的測量方法。

背景技術

具有環(huán)形拓撲結構的大分子(包括生物大分子、合成聚合物)的界面動力學行為是生命現(xiàn)象中的基本過程，在生命體系中的遺傳物質復制與輸運過程中發(fā)揮著極為重要的作用。與此同時，關于合成的環(huán)形大分子在表界面上的擴散行為不僅是一個重要的基礎物理問題，也具有著巨大的實用價值(新型膠黏劑的開發(fā)等)，同時其相關的研究成果還將對摩擦學、生物學以及高分子物理學等學科的發(fā)展產生重要的推動作用。因此，引進和開發(fā)用以研究環(huán)形高分子鏈在表界面上的擴散行為的技術是十分必要的。

區(qū)別于傳統(tǒng)的線性高分子，環(huán)形高分子沒有了分子鏈末端，這賦予了其一系列特殊的物理性質，例如較小的均方回轉半徑和流體力學半徑、較低的熔融和溶液粘度、以及較高的結晶溫度等。在傳統(tǒng)高分子鏈擴散的研究領域，鏈末端被認為起著至關重要的作用。例如：在描述傳統(tǒng)線性高分子鏈擴散行為的經典蛇形理論中，鏈的運動被定義為從其末端開始進行的。因此，關于不具備無鏈末端的環(huán)形高分子鏈獨特的擴散行為研究近年來受到了理論和實驗學家的極大關注。

在理論研究方面，針對環(huán)形高分子特殊的拓撲結構，發(fā)展了相應的變形蟲模型描述其擴散行為；在實驗研究方面，Michael Rubinstein等用流變學手段成功的得到了環(huán)形高分子在熔體中的模量-松弛時間曲線，進而推斷其擴散松弛信息(Michael Kapnistos,Michael Lang,Dimitris Vlassopoulos,Wim Pyckhout-Hintzen,Dieter Richter,Donghyun Cho,Taihyun Chang and Michael Rubinstein.Unexpected power-law stressrelaxation of entangled ring polymers，Nature Materials，2008，7：997-1002)，YushuMatsushita等用動態(tài)二次離子質譜結合中子反射技術成功的得到了環(huán)形高分子的薄膜中分子互擴散信息(Daisuke Kawaguchi,Keisuke Masuoka,Atsushi Takano,Keiji Tanaka,Toshihiko Nagamura,Naoya Torikai,Robert M.Dalgliesh,Sean Langridge,and YushuMatsushita.Comparison of interdiffusion behavior between cyclic and linearpolystyrenes with high molecular weights，Macromolecules，2006，39：5180-5182)，Dieter Richter等用中子散射結合中子自旋回波技術成功的得到了不同分子量的環(huán)形高分子在其熔體中的整鏈擴散及鏈段擴散信息(Ana R.Bras,Rossana Pasquino,ThanasisKoukoulas,Georgia Tsolou,Olaf Holderer,Aurel Radulescu,Jurgen Allgaier,VlasisG.Mavrantzas,Wim Pyckhout-Hintzen,Andreas Wischnewski,Dimitris Vlassopoulosand Dieter Richter，Soft Matter，2011，7：11169-11176)。然而，這些傳統(tǒng)高分子測試技術并不具有空間分辨的能力，不能用于單個環(huán)形聚合物表界面動力學性質的表征。因此，目前對于單個環(huán)形高分子在表界面上的擴散行為研究還未有報道。雖然，Michael J.Skaug等曾使用單分子熒光追蹤的方法用于單個分子擴散的研究(Michael J.Skaug,JoshuaMabry,and Daniel K.Schwartz，Physical Review Letters，2013，110：256101)，但是由于單分子熒光追蹤的方法的時間分辨率僅適合于分子界面擴散極慢的體系(分子與界面相互作用極強)，并不適用于環(huán)形高分子界面擴散體系(分子與界面相互作用較弱)。