[发明专利]一种获取不互溶液体界面上聚合物分子扩散运动及浓度信息的方法

说明书

本发明公开了一种获取不互溶液体界面上聚合物分子扩散运动及浓度信息的方法。该检测方法利用荧光，可在对待测样品无扰无损的前提下获取不同液‑液界面上聚合物链的扩散运动信息，同时可以得到该样品的界面上待测聚合物分子的浓度信息，并且能够适用于不同界面扩散速率的样品的测量。由于激发空间极小，可达到单分子量级的灵敏度，为聚合物在液‑液界面上动力学等性质的研究提供了有效的实验测量方法。

技术领域

本发明属于高分子物理领域，主要涉及一种获取不互溶液体界面上聚合物分子扩散运动及浓度信息的方法。

背景技术

聚合物分子不同环境下的扩散信息测量是高分子物理领域中重要且基础的工作之一。聚合物分子的扩散状态是多种相互作用叠加后的综合体现，诸多因素都能影响到其扩散行为，例如聚合物构象、聚合物分子浓度、聚合物分子与环境分子间或聚合物分子间的相互作用、环境的均一性(或异质性)等。通过对聚合物扩散行为信息的获取，能够反映出这种扩散行为背后的诸多物理信息，为我们理解和探索高分子物理的问题提供了实验基础。

自然条件下聚合物扩散大体可以分为本体扩散和界面扩散。对于本体扩散，已有成熟方法用于测量，例如韩志超等利用激光动态光散射技术成功获取了聚合物分子在亚浓溶液中的自扩散和协同扩散信息(Eric J.Amis,Charles C.Han.Cooperative and self-diffusion of polymers in semidilute solutions by dynamic light scattering，Polymer，1982， 23：1403-1406)；对于界面等平面扩散，也有适用的测量方法，例如赵江等利用全内反射单分子荧光显微镜对超薄膜中聚合物分子的运动进行单分子量级的成像追踪，成功得出了在纳米尺度受限条件下聚合物分子链的扩散运动与聚合物结晶过程的内在相互作用(Xi Lu,Jingfa Yang,and Jiang Zhao.Probing the interplay between chaindiffusion and polymer crystal growth under nanoscale confinement:a study bysingle molecule fluorescence microscopy,Science China Chemistry，2018，61：1440-1446)。

其中，动态光散射由于散射截面的限制，并不能满足界面上聚合物分子扩散运动的测量；全内反射单分子荧光显微镜理论上适用于界面成像，但受限于成像速度(或测量频率)，更是适合于目标分子运动速度较慢的界面体系(扩散系数通常小于 1μm²/s)。而对于液体界面上的聚合物分子因扩散速很高(特别是低粘度的液体组成的液-液界面条件下)，全内反射单分子荧光显微镜难以有效成像，而无法进行准确测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种获取不互溶液体界面上聚合物分子扩散运动及浓度信息的方法。该方法利用荧光关联光谱为基本原理，可为测量聚合物在液体-液体界面上扩散状态信息提供有效且可靠的测量方法，同时能够实时得到聚合物分子在界面上的浓度信息，对待测样品本身无扰无损，并且具有单分子量级的灵敏度，能够用于较宽泛的扩散速度范围的测量，在实际中可适用于多个数量级扩散系数的精确测量。

本发明要求保护的获取聚合物分子在不互溶液体形成的液-液界面处的扩散运动信息和浓度的方法，包括：

1)将荧光分子标记在目标聚合物分子链上，并配置得到聚合物溶液；

2)将步骤1)所得聚合物溶液置于液-液界面上，静置，使所述聚合物在液-液界面处达到平衡状态；

所述液-液界面由两种不相容的液体接触而得；

3)通过测量系统将激发光聚焦并将焦点照射在步骤2)所述液-液界面上，激发所述液-液界面处的荧光物质，收集荧光信号，对所述荧光信号进行数据处理，得到所述聚合物分子在不互溶液体形成的液-液界面处的扩散运动信息和浓度。