通过结合计算建模和X射线散射,揭示了单链聚合物纳米粒子在原子尺度上的折叠
Stefan Wijker1, David Dellemme2, Linlin Deng1
1Laboratory of Macromolecular and Organic Chemistry, Institute for Complex Molecular Systems (ICMS), Department of Chemical Engineering and Chemistry, Eindhoven University of Technology, Eindhoven 5600 MB, The Netherlands.
ACS macro letters
|March 18, 2025
概括
预测聚合物结构是一项挑战. 大型异体移植聚合物在水中形成类似虫或核心的形状,这取决于移植类型,正如分子动力学模拟和SAXS所示.
科学领域:
- 聚合物化学 聚合物化学
- 计算化学的计算化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 从它们的化学结构中预测合成异体移植聚合物溶液中的3D结构是一个重大的科学挑战.
- 了解聚合物折叠和聚合对于设计新型材料和纳米粒子至关重要.
研究的目的:
- 在水溶液中研究由两性,随机异体移植聚合物形成的3D结构.
- 确定水友接种的性质如何影响聚合物构成和自我组装.
- 建立一种可靠的计算方法来预测聚合物结构和行为.
主要方法:
- 原子分子动力学 (MD) 模拟在显式水中的微秒时间尺度.
- 模拟大型异体移植聚合物 (最多3万个原子) 和溶剂系统 (最多250万个原子).
- 模拟的小角度X射线散射 (SAXS) 曲线与实验SAXS数据的比较.
主要成果:
- 基于杰法胺的大型移植诱导了具有局部恐水域的类似虫的结构.
- 用葡萄糖取代杰法胺导致核心的圆形结构.
- 模拟的SAXS曲线与基于杰法胺的共聚合物的实验数据有很好的一致性,并显示了基于葡萄糖的共聚合物的核心外结构.
结论:
- 分子动力学模拟提供了一种可靠的工具,用于研究溶液中大型异体移植聚合物的全球构造和聚合行为.
- 选择水友移植显著影响异体移植聚合物的自我组装结构.
- 这种方法为基于聚合物化学结构的纳米粒子结构的预测建模铺平了道路.
