光镊研究两亲性嵌段共聚物流变学性质

两亲性嵌段共聚物在药物增溶与缓释、废水处理等方面具有广阔的应用前景。两亲性三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO溶液是一种粘弹性材料，它对扰动的反应与频率有关，其弹性部分的频率反应区可高达数千赫兹，而目前商业用粘滞系数仪实际能测量的转动频率只能到数十赫兹，不足以用来测量该材料的高频弹性反应；PEO-PPO-PEO本身是温敏材料，其高频区粘弹性随温度变化尚未见有文献报导。本研究利用布朗运动的特性，用光镊测量粘弹性性质，把高频的测量范围往上推到104 Hz量级，用以测量PEO-PPO-PEO嵌段共聚物溶液的弹性模数G'和耗损模数G"。本研究建立光镊测量两亲性嵌段共聚物溶液的G'和G"的方法，测量PEO-PPO-PEO嵌段共聚物的G'和G"随时间的变化，研究其凝胶体的老化机理；测量不同温度下PEO-PPO-PEO嵌段共聚物溶液的G'和G"，研究温度对两亲性嵌段共聚物溶液流变学性质的影响。

光镊具有操纵微小粒子进行精确定位、测量微小力等功能，光镊的出现使得在很小的系统内操控粒子，对体系的粘弹性进行测量成为可能。利用光镊测量粘弹性的方法，称之为微流变学方法。该方法利用布朗运动的特性测量粘弹性。本项目在执行期间取得如下研究成果和进展：.研究光镊在空气—水界面的捕获力与优化：光镊测量界面上微小区域的流变学性质。研究发现分散剂分子集聚于空气—水界面时，会降低光阱的捕获力。结果将为光镊研究两亲性分子在界面集聚后的流变学参数提供方法学基础。优化界面上光捕获方法的设计，是光镊研究界面微流变学性质的重要基础之一。我们指出如何才能最大限度的增加光阱捕获效率，以更好的操控界面微粒。.建立了被动微流变学方法：通过建设四象限探测系统，使之能够高速采集微米颗粒的布朗运动信号，通过分析该信号，获得该溶液的弹性模量和损耗模量。实际测量了纯水溶液的弹性模数G’和耗损模数G”验证该方法的可行性，为测量高分子溶液中流变学性质奠定了方法学基础。.利用拉曼光镊技术研究偶氮囊泡体系光响应形变，研究成果对制备功能相应囊泡提供了指导方法：1）合成了三种两嵌段偶氮吡啶聚合物分子 PNIPAM-b-PazPyn（n=0,2,6），并通过自组装的方法制备了三种囊泡。在显微镜中观察，三种囊泡具有不同的形貌结构，并且对紫外线照射的响应也不一样。我们使用拉曼光镊来观察偶氮吡啶基团的紫外光致异构行为，这跟囊泡的形貌转变是同时发生的。通过各种手段进行仔细分析，发现间隔链长度的不同而导致的分子链亲疏水性的变化，以及偶氮吡啶基团的紫外光致顺反异构是导致PNIPAM-b-PazPy2 组装偶氮聚合物囊泡的形貌变化的主要原因。2）用两种含偶氮苯的嵌段共聚物组装制备了光响应不对称的杂化囊泡，此二元杂化囊泡的表面形成了明显的微相分离，它的形貌可以通过调节嵌段共聚物混合时的质量比进行调控。利用拉曼光镊技术，研究微区的化学组成以及光致异构速率，结果发现混合囊泡中相应区域的光致异构速率比单组分的囊泡速率慢，这说明相分离对光致异构有着很强的抑制作用。.理论上研究了非球形粒子的捕获：提出矢量光线追迹的方式，系统模拟了椭球体在光阱中力的分布，分析了光阱对颗粒表面的应力张力分布。该研究有助于理解非球形颗粒在光阱中动力学行为，用于研究非规则微粒的流变学性质。