科学:化学家放松了僵硬的链理论


作者:ST LOUIS的PALLAB GHOSH本页上的照片可能会导致化学家修改他们关于聚合物化学的理论最近在圣路易斯举行的美国物理学会会议上展示的这些照片展示了两种熔化的液晶聚合物两者完全相同,除了一个具有化学周期结构而另一个具有随机结构的事实到目前为止,化学家们一直认为这两种聚合物的行为应该相似伊利诺伊大学Urbana-Campaign的塞缪尔·斯图普声称,这些图片显示两种聚合物的行为受到其详细化学结构的“严重影响”,比化学家之前认为的要多液晶是指向相同方向的相对大的分子区域,因此具有与普通晶体类似的结构液晶以其在显示器中的使用而闻名,其中电场通过使一些分子远离其邻居的方向而使显示器的部分变暗,产生数字,字母或图案然而,显示器中使用的分子很小并且几乎没有其他用途化学家和物理学家现在转向更通用的液晶,称为液晶聚合物 LCP已经被用于新的工程材料中,例如Kevlar,它像玻璃纤维一样轻,并且像钢一样坚固如果聚合物的链条很硬,则它们只能形成液晶,就像刚性棒一样刚性分子对齐,因为这是热力学上最稳定的排列聚合物越硬,其作为液晶的性能越好到目前为止,科学家认为刚性链的长度是决定其刚度的主要因素 Stupp和他的同事已经表明,更微妙的因素也会影响链条的刚度这些因素甚至可以影响材料的性能,甚至超过链的长度 Stupp和他的学生,Jeff Moore,Phil Martin和John Wu制作了两种相同的聚合物,除了一个具有周期链而另一个具有随机链的事实根据既定理论,两种聚合物应具有非常相似的性质,因为它们的链的平均长度是相同的然而,当Stupp熔化晶体时,具有无规结构的聚合物逐渐从其液晶相熔化,而具有周期链的聚合物的变化更加突然根据Stupp的说法,结果清楚地表明链中单元的排列至少与确定液晶性质的长度一样重要结果还表明,随机结构中的链具有许多刚度值(Macromolecules,vol 21,p 1222) Stupp声称长而硬的聚合物的刚性程度的这种可变性可用于分离具有生物学意义的分子 “多核苷酸蛋白质的混合物类似于随机系统,”他说因此,有可能利用这些分子的多变性来分离自然界或生物技术系统中出现的蛋白质或基因混合物中的聚合物化学序列这一发现提出了一些有关基础物理学的有趣新问题 - 不仅液晶聚合物,但是所有聚合物 Stupp说:'我们注意到液晶中的这种效应,因为它们的相变是可见的所有聚合物都可能发生同样微妙的过程“Stupp认为,随着化学家对这一现象有了更好的了解,他们将能够微调聚合物的性质 Stupp说,随机材料从液晶相平稳地变为非液晶相这一事实意味着具有随机排列链的聚合物不仅具有一个链刚度值,而且还有数千甚至数百万个 “如果你能'克隆'这些链条中的每一个,你原则上可以拥有一百万种不同的材料,
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