荧光标记法研究PNIPAM链的折叠动力学

摘要

高分子折叠动力学是高分子科学中的一个重要问题。由于没有有效的触发以及检测手段，针对高分子折叠动力学中早期过程(＜ms)的研究相对较少。本论文的主要目的就是利用荧光标记的方法研究聚（N-异丙基丙烯酰胺）(PNIPAM)链在水溶液中的早期折叠动力学。
　　 首先我们制备了一系列分子量相同（～5.6×106g/mol）、丹磺酰基含量不同的PNIPAM样品。结合稳态荧光和微量差示量热扫描，研究了荧光标记物含量对于PNIPAM链在水溶液中的塌缩相转变的影响，结果表明当荧光标记高分子链中NIPAM单元与丹磺酰基单元的摩尔比超过260时，对整个高分子链的稳态折叠行为影响较小。我们进而对不同分子量的PNIPAM链进行了标记，以确保荧光标记物的引入不会影响聚合物链的性质，同时有足够的信噪比。使用激光诱导温度跃变技术结合荧光标记法，我们对PNIPAM链在水溶液中的早期折叠动力学行为进行了研究。发现PNIPAM链塌缩经历了两个典型动力学阶段：
　　 i）初始珍珠形成的成核过程(τfast=0.1ms)；
　　 ii)珍珠的增长粗化阶段(τslow=0.5ms)。
　　 这一结果与之前利用自由溶解在水溶液中的染料所得结果相似，但较慢过程的完成快于先前的结果(～0.8ms)，说明结合到珍珠上的带负电的染料减缓了珍珠的增长和粗化。这样，我们进一步确认PNIPAM链塌缩早期动力学分两个过程。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 高分子链折叠的研究

1.2.1 均聚物理论模拟

1.2.2 均聚物塌缩实验研究

1.2.3 共聚物的塌缩

1.2.4 聚(N-异丙基丙烯酰胺)的单链折叠

1.3 高分子链折叠动力学的实验研究

1.4 荧光分析法

1.4.1 荧光分析简介

1.4.2 几种常见荧光物质

1.4.3 丹磺酰基在高分子学科中的应用

1.5 本论文研究工作

第二章 仪器原理

2.1 激光光散射

2.1.1 仪器描述

2.1.2 静态光散射

2.1.3 动态光散射

2.2 停流光谱仪

2.2.1 仪器描述

2.2.2 原理

2.3 红外激光脉冲加热仪

2.3.1 红外脉冲激光的产生

2.3.2 装置简介

2.4 自制荧光仪

第三章 荧光标记PNIPAM链的合成与表征

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 原料

3.2.2 样品合成

3.2.3 实验仪器和样品表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 Dansy1标记PNIPAM的合成与分子量表征

3.3.2 PNIPAM中丹磺酰基含量的测定

3.3.3 荧光标记PNIPAM水溶液的变温荧光测试

3.3.4 荧光标记PNIPAM水溶液的微量差示扫描量热测试

3.4 小结

第四章 荧光标记PNIPAM链的折叠动力学研究

4.1 前言

4.2 实验样品及仪器介绍

4.3 结果与讨论

4.3.1 停流光谱研究PNIPAM-D-2水溶液中的折叠动力学

4.3.2 激光温度跃变诱导PNIPAM塌缩动力学的研究

4.4 小结

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果