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利用单分子力谱揭示高分子单链弹性的环境响应

“道生一,一生二,二生三,三生万物”。这一来自《道德经》的古典哲学思想对高分子领域的学者仍有启发:高分子单链可视为“一”,高分子材料则是由无数个“一”堆积和组装而来。高分子单链性质与其宏观材料性质之间应存在直接的关联。虽然目前仍难以建立这一关联,但我们相信,对高分子单链的深入研究必然会促进高分子科学的发展。


基于原子力显微镜的单分子力谱(AFM-SMFS)由于其可在液体、空气及真空环境下工作等优点,已发展成为研究高分子单链弹性的一种重要实验方法。近日,西南交通大学崔树勋点击查看介绍团队系统评述了近年来各研究组在高分子单链弹性环境响应方面的研究进展。


综述首先简要介绍了AFM-SMFS的工作原理以及单链力谱的判定标准;其次介绍了高分子单链理论模型的发展历程;介绍了高分子单链固有弹性的概念(高分子主链结构的固有焓弹性),并汇总了若干高分子主链结构的固有弹性数据。作者随后回顾了外界环境(如温度、pH、离子、水)对常见合成高分子和生物大分子单链弹性的影响及相关机理。以固有弹性为基准,可定量地估算外界环境对高分子单链弹性的影响。综述了高分子单链弹性的环境响应在构造能量转换分子器件以及环境响应材料的设计等方面的应用。最后,作者展望了这一领域的挑战和机遇,并提出了一些可能的研究方向。


该综述近期发表在Chemical Society Reviews 上,文章的第一作者为鲍雨博士,通讯作者为崔树勋教授。


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Environment-dependent single-chain mechanics of synthetic polymers and biomacromolecules by atomic force microscopy-based single-molecule force spectroscopy and the implications on advanced polymer materials

Yu Bao, Zhonglong Luo, Shuxun Cui.

Chem. Soc. Rev., 2020, 49, 2799-2827, DOI: 10.1039/C9CS00855A


崔树勋教授简介


崔树勋,西南交通大学教授。2004年于吉林大学获得博士学位,师从张希院士。曾在慕尼黑大学和UC Berkeley从事合作研究。2008年11月起就职于西南交通大学。


研究方向:以单分子力谱为主要的实验方法,结合模拟和理论计算,在单分子层次上研究高分子领域的重要科学问题。


近期主要成果:1、测定了真空中聚苯乙烯单链内的π-π作用强度(~3.0 kJ/mol);2、通过实验固有弹性和理论计算的对照研究,确定了无定形红磷的分子结构(之字形梯状高分子)。

已在相关领域发表SCI论文70篇,其中多篇以通讯作者发表于J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Macromolecules 等知名期刊。曾获中国化学会青年化学奖(2008)、国家优秀青年科学基金(2012)、国务院特殊津贴(2019)。


崔树勋

https://www.x-mol.com/university/faculty/50166

研究组网站

http://www.cuislab.com/


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