AFM单分子力谱研究聚合物单晶的熔融与结晶过程

项目名称： AFM单分子力谱研究聚合物单晶的熔融与结晶过程

项目编号： No.21474041

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 张文科

作者单位： 吉林大学

项目金额： 92万元

中文摘要： 聚合物的结晶结构与形态对高分子材料的宏观性能具有重要影响，聚合物结晶过程的分子机理、结晶热力学、动力学等构成了高分子物理的重要研究内容。理解聚合物结晶与熔融过程的分子机理有利于实现对结晶及熔融过程的有效调控，从而为聚合物晶体工程及高性能高分子材料的设计奠定坚实基础。基于AFM技术的单分子力谱以其高的力学灵敏度及空间分辨率成为研究聚合物晶体中单个聚合物分子内、分子间相互作用的有效手段。本项目拟利用课题组前期建立的AFM成像及单分子力谱相结合研究PEO单晶的实验方法，进一步从单个分子水平研究聚合物单晶的熔融与动态结晶过程，考察聚合物链结构（组成）等对晶体稳定性及结晶过程的影响、揭示聚合物链末端基团对晶体中折叠链结构稳定性的影响以及不同大小的外力等对结晶过程的影响规律，进一步加深人们对聚合物结晶及熔融过程的认识。

中文关键词： 高分子结晶；单分子力谱；高分子相互作用；受控分子动力学模拟；原子力显微镜

英文摘要： The crystal structure of a polymer affects greatly the macroscopic properties of the corresponding polymer materials. The molecular mechanism, kinetics and thermodynamics of polymer crystallization are important research areas of polymer physics. Understanding the mechanism of polymer crystallization and melting will facilitate the efficient control on those processes and lay a solid foundation for the crystal engineering and the design of high performance polymer materials. AFM-based single-molecule force spectroscopy has become one of the most efficient methods for the investigation of intra- and inter-molecular interactions at individual polymer chain level due to its high force sensitivity and high spatial resolution. In this project, on the basis of our previously established method, we intend to further investigate polymer crystallization and melting at the single-molecule level, including the effect of composition/structure of polymer chain on the stability of the single crystal and the crystallization process, the effect of end group on the conformation stability of the folded polymer chain within the single crystal, and the effect of different magnitude of external forces on the crystallization, to provide deeper insight into polymer crystallization and melting.

英文关键词： polymer crystallization;single molecule force spectroscopy;polymer interactions;steered molecular dynamics simulations;atomic force microscopy