為了選擇更好的單分子彈性理論模型描述高分子聚合物分子鏈的彈性行為,首先使用單分子力譜技術(shù)分別測試左旋聚乳酸（PLLA）和聚蛋白質(zhì)（I27₈）的單個分子鏈的純彈性行為,然后使用新發(fā)展的QM-FJC、QM-FRC以及QM-WLC 3種模型擬合實驗曲線。發(fā)現(xiàn)描述偏柔性的高分子鏈（如含酯鍵的PLLA鏈）的彈性行為應(yīng)選用QM-FJC模型與QM-FRC模型,而描述偏剛性的高分子鏈（如含酰胺鍵的解折疊蛋白質(zhì)鏈）的彈性行為應(yīng)選用QM-WLC模型。 

【文章來源】：機械設(shè)計與制造工程. 2020,49(02)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

多個PLLA單分子鏈(不同長度)在非極性有機溶劑(壬烷)中被拉伸所獲得的力曲線(不同的輪廓長度)

圖1 多個PLLA單分子鏈(不同長度)在非極性有機溶劑(壬烷)中被拉伸所獲得的力曲線(不同的輪廓長度)接著筆者以FJC、FRC以及WLC模型作為基礎(chǔ),利用量子力學(xué)的從頭計算法,基于MP2/TZV理論,分別計算出這兩種高分子單個重復(fù)單元的理論焓彈性,進而將兩者結(jié)合發(fā)展成為新的基于量子力學(xué)計算的QM-FJC、QM-FRC以及QM-WLC模型。

經(jīng)過擬合后,從圖3可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)lb=0.36 nm時,QM-FRC模型擬合曲線與實驗曲線的力值平均偏差最小(ΔF1=11.957 22 pN),因此lb=0.36 nm是QM-FRC模型擬合PLLA分子鏈本征彈性曲線的最佳值。經(jīng)過與實驗曲線對比(如圖4所示),發(fā)現(xiàn)兩者可以在整個力值區(qū)間內(nèi)很好地重合,而且0.36 nm正好是PLLA單個結(jié)構(gòu)單元的長度[20],說明該參數(shù)與結(jié)構(gòu)相關(guān)。當(dāng)lk=0.72 nm時,QM-FJC模型擬合曲線與實驗曲線的力值平均偏差最小(ΔF2=11.934 16 pN,如圖5所示),因此lk=0.72 nm是QM-FJC模型擬合PLLA分子鏈本征彈性曲線的最佳值。通過將此值所對應(yīng)的QM-FJC模型擬合曲線與實驗曲線對比(如圖6所示),可以看出兩者可以很好地重合,而且lk=0.72 nm正好是lb=0.36 nm的2倍,這也表明該模型是個與結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)的模型。圖4 PLLA在壬烷中獲得的力曲線(實線)與QM-FRC模型最佳擬合曲線(虛線)對比圖

【參考文獻】：
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本文編號：3009874