在水溶液中稀释聚乙烯氧化物的端到端距离概率分布
Nicholas Sherck1, Thomas Webber1, Dennis Robinson Brown1
1Department of Chemical Engineering, University of California, Santa Barbara, California 93106, United States.
我们开发了一种使用双电子共振 (DEER) 和分子动力学 (MD) 研究高分子形状的新方法. 这种技术准确地描述了水中的聚乙烯氧化物 (PEO) 链形状.
科学领域:
- 聚合物物理
- 光谱学
- 计算化学
背景情况:
- 聚乙烯氧化物 (PEO) 是一种广泛使用的合成聚合物,具有关键应用.
- 缺乏对PEO形状的实验性描述,特别是端到端距离分布 (P(Ree).
- 对于偏离标准缩放规律的短或复杂聚合物来说,了解P ((Ree) 是至关重要的.
研究的目的:
- 引入和验证一种用于描述聚合物形状分布的新方法.
- 通过实验确定低分子量PEO的端到端距离分布 (P(Ree)).
- 将实验结果与PEO在水溶液中的分子动力学 (MD) 模拟进行比较.
主要方法:
- 采用双电子共振 (DEER) 光谱与末端结合自旋探针.
- 进行分子动力学 (MD) 模拟以生成理论的构造分布.
- 在29nm范围内的稀释PEO链 (MW:0.222.6 kDa) 中测量P(Ree).
主要成果:
- DEER和MD的模拟显示了PEO的端到端距离分布的良好一致性.
- 结果表明水性PEO在良好的溶剂中表现为半柔性聚合物.
- 观察到根-平方-端到端距离 (Ree) 的线性缩放,其分子重量达到持续长度 (lp ≈ 0.48 nm).
结论:
- 合并DEER-MD方法是描述聚合物构造的一个强有力的工具.
- 在其持久长度以上,PEO表现出被排除的体积缩放行为.
- 这些发现与高分子量PEO的现有散射实验数据一致.
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