Благодаря многочисленным продвижениям в аналитической технике, сейчас возможно измерять силы, необходимые для разрыва в одиночных молекулах и полимерах. Техника Атомно-силовой микроскопии, оптические и магнитные щипцы, пробы силы биомембраны, и стеклянные иглы находятся среди инструментов, используемых в измерении силы одиночной молекулы (SMFS). Это разнообразие инструментов достаточно для измерений силы в диапазоне 0.01-1000 pN, в зависимости от метода. Из этих техник АСМ и стеклянные микроиглы являются наиболее точными техниками для наноньютонных сил, которые являются, по порядку необходимых сил, необходимыми для исследования сил химического связывания. Полимеры с соответствующими функциональными группами могут быть ковалентно прикреплены как к функционализированному субстрату, так и к концу АСМ. Сила отталкивания кончика АСМ измерена и постоянно растет в то время как полимерная цепи поднимается с поверхности и растягивается, иногда sometimes reaching local maxima as different conformations are minimized, and it gradually reaches a maximum value as covalent bond rupture occurs. Craig and co-worker недавно доложили о простой обработке для выделения данный о кинетике одиночной молекулы из многочисленных данных значений нагрузки силовой микроскопии. Эта техника была недавно использована для разрыва связей сера-сера и одиночной молекуле белка, связанного на поверхности и AFM SMFS был рассмотрен более детально Liang and Ferna ´ndez. Ограничения SMFS опытов является отсутствие прямой информации о структуре для того, чтобы разъяснять детальные химические изменения вызванные силой. Разнообразные экспериментальные методы доступны для приложения силы к молекулам полимера в растворе, по средством чего затем возможно выделить и охарактеризовать химические изменения с помощью новейших методик выделения и спектроскопических методов.
Ультразвук может быть использован для прикладывания силы к разбавленным растворам полимеров. После того, как он изначально использовался для разрушения крахмала и агара, эта техника так же была применена для разрушения целлюлозы, полипептидов, полисахаридов, белков, ДНК, полимеров переходных металлов, и разнообразных органических полимеров. Расщепление полимерной сети происходит из-за сольводинамического эффекта вызванного кавитацией: образования, роста и схлапывания пузырьков в растворе. Молекула полимера в окрестности схлапывающегося пузырька толкается благодаря полости пузырька и сольводинамическая деффермация сдвига растягивает основную цепь полимера, приводя к расщеплению. Расщепление обычно происходит около центра полимера (примерно внутри 15% от центра полимера в случае гомополимеров), где сольводинамические силы наиболее большие. Степень разрыва полимера от ультразвукового облучения зависит от нескольких экспериментальных факторов, включающих температуру, растворитель, интенсивность озвучивания, которые подробно обсуждены в деталях в разделе 2.4 этого обзора. На кинетику также влияют исходный вес полимера, структура полимера и химический состав.
Эксперименты с озвучиванием помогают благодаря управляемости (т.е. маленькие молекулы и функцианализация концевых механофоров в полимеры), изотопной метке, и изучению направленной зависимости длинны цепи для того, чтобы обеспечить, что наблюдаемые изменения происходят благодаря механическим силам, а не другим факторам. Например, так как расщепление цепи не является случайным процессом (с разрывом в центре цепи) из этого следует, что расщепление цепи не является термическим процессом. Так же изменения не зависят от максимальной температуре кавитации, как определено с помощью изменения температуры кавитации использую разные растворенные газы. Не смотря на то, что ультразвук, как известно, производит многочисленное количество радикалов в растворе, механизм радикальной деградации так же исключается из-за центрального разрыва цепи; Полимеры, деградирующие под действием бензоил-пероксид радикала производят случайное расщепление цепи. Еще более сильная поддержка пришла при изучении зависимости длинны цепи, в которых было показано, что степенной коэффициент растет для разрыва с увеличением молекулярного веса полимера (см. часть 2,4,5). Moore and co-workers доложили примеры 13C метки специфичных сайтов внутри главной цепи полимера. С помощью С13 ЯМР анализа полимеров до и после озвучивания они смогли продемонстрировать, что изменения в ЯМР спектре были значительны только в механически активированной части полимеров. Moore так же докладывал примеры контролируемых исследований, в которых Находящиеся в центре цепи механофоры были механически чувствительными и концевые элементы и элементы маленьких молекул не подвергались той же реакции при озвучивании.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.