聚合物囊泡膜表面氢键结构与微观力学性能间的对应关系研究

聚合物囊泡具有典型的软物质结构特征，其尺度及膜结构与生命细胞中的生物膜有一定的相似性，具有仿生学上的意义。研究聚合物囊泡膜结构变化过程中的弹性力学行为，将有助于我们了解和解释自然界膜结构组装体的形成和结构稳定性。本研究拟以偶氮聚合物囊泡为实验对象，利用光镊操控光敏型偶氮聚合物囊泡材料，我们可以对单个偶氮聚合物囊泡进行有效的光致异构控制，了解偶氮聚合物囊泡膜的光致异构特点和构型。利用在线共焦显微拉曼光谱探测囊泡膜在光致形变的动态响应过程中表面氢键结构的变化，进而探索囊泡膜的可控性光－力转变规律，研究形变量、响应时间与照射光的关系，揭示囊泡膜的宏观力学行为与微观的异构特点，建立表征类囊泡膜弹性力学的理论计算模型，为探索囊泡类物质膜的研究提供基础物理数据和理论指导。

完成了显微拉曼光镊装置的研制，实现了显微拉曼、激光光镊与微针系统的耦合。可以满足微米和亚微米尺度粒子（如囊泡、细胞等）长时间捕获，拉曼信号稳定。利用微针负压测量了偶氮聚合物囊泡的膜弹性模量，其值为3.08×105 N/m2，相对于一般认为了红细胞的弹性模量值大了两个数量级。研究了交联偶氮囊泡的交联度与囊泡光至伸缩膨胀之间的关系，结果表明当交联度为0.0% 至18.7%时稳定出现这一现象，而更高交联度时则未发现此现象。研究了交联偶氮囊泡的二面体结构（又称Janus现象），提出了二面体结构形成原理模型示意图，以及偶氮光至异构随时间演化关系。