聚合物单链的结构与动态性质

本项目拟利用基于原子力显微镜的单分子力谱和成像技术，开展聚合物单链的结构与动态性质研究，一方面致力于利用这些新的表征方法解决高分子科学中的物理化学问题，如导电聚苯胺的单链弹性及聚苯胺结构的力谱表征，嵌段高分子胶束形成的驱动力与稳定性；另一方面利用高分子单链拉伸的工作积累，并结合单分子力谱等表征手段，从单分子水平研究分子间的相互作用及其协同效应，包括π-π相互作用及其协同效应、DNA与共轭分子间的嵌入作用、DNA与DNA结合蛋白间的相互作用。通过此项目的研究，我们希望丰富单分子力谱的谱库，加深对超分子组装推动力本质的认识，获得调控分子组装与解组装的规律，并探索构建具有特定物理化学性质的纳米功能组装体的新途径。

本课题利用基于原子力显微镜的单分子力谱和成像技术，开展了聚合物单链的结构与动态性质研究。一方面尝试利用这类新的表征手段研究了高分子科学中的物理化学问题，通过单分子力谱与成像技术的巧妙结合，研究了晶体中高分子单链折叠/解折叠；获得了导电聚苯胺的单链弹性，从不同的单分子力谱特征可知聚苯胺的不同氧化状态；将单分子力谱拓展用于表征超分子聚合物的形成，以及嵌段高分子胶束形成的驱动力与稳定性等。另一方面利用单分子力谱等表征手段，从单分子水平研究了分子间的相互作用及其协同效应，实现了富勒烯-卟啉衍生物之间的相互作用力和多重相互作用的直接测量；研究了DNA与共轭分子间的嵌入作用，表明单分子力谱可用于探测DNA中单个错配位点的存在；揭示了双链DNA在外力诱导下构象转变本质；建立了基于DNA/RNA力学指纹谱研究DNA/RNA与DNA/RNA结合蛋白间的相互作用的实验方法，并将其用于完整病毒颗粒中RNA-蛋白相互作用及病毒解组装机理的研究。通过此项目的开展，我们进一步发展了单分子力谱方法，拓展了其在超分子聚合物、驻极体、高分子结晶及高分子凝聚态等研究中的应用，丰富了单分子力谱的谱库，为从单分子水平认识分子内和分子间的相互作用提供了直接证据。