先进固体NMR技术研究高分子结构与动力学

随着固体NMR理论和谱仪硬件技术的不断发展,近年来固体NMR技术在高分子多尺度结构与动力学研究领域中正发挥着越来越重要的作用. 多脉冲及高速魔角旋转（MAS）等质子高分辨技术的发展使得高灵敏度的¹H谱可有效地用于高分子化学结构与链间相互作用的检测;基于化学键（J-耦合）相关和通过空间（偶极耦合）相互作用的各种二维异核相关谱NMR新技术,使得复杂高分子的链结构得以严格解析. 基于MAS下同核和异核偶极-偶极相互作用、化学位移各向异性等各向异性相互作用重聚的系列新技术,使得研究者可在采用高分辨¹H或¹³C 检测信号的同时检测准静态下的各向异性相互作用,进而获得与之密切相关的结构和动力学信息. 通过质子偶极滤波技术可有效检测多相聚合物中的界面相与相区尺寸、高分子共混物中的相容性等问题. 在动力学的研究中,通过质子间自旋扩散的有效压制技术和化学位移各向异性的重聚,目前已经可以有效地获取链段上单个化学键的快速局域运动以及链段的超慢分子运动. 上述丰富的多尺度NMR技术可以使研究者在不同空间和时间尺度上对高分子聚合物的微观结构、相分离和动力学行为等进行详细的研究,进而阐明高分子微观结构与宏观性能的关联. 该文以固体NMR中最主要的2类核（¹H和¹³C）的检测技术为主线,简单介绍近年来固体NMR领域的一些最新研究进展及其在高分子结构和动力学研究中的应用.     

软凝聚态物质物理学

软物质是指其某种物理性质在小的外力作用下能产生很大变化的凝聚态物,典型的例子包括液晶、高分子体系、胶体、微乳液等。软物质的结构和性质主要不是由内能,而是由熵来决定,较通俗地介绍了软物质的概念,仔细分析了熵在软物质中所起的作用,同时详细介绍了聚合物体系、胶体及生物膜等几种典型的软物质,通过硫化橡胶和无管虹吸等十分有趣的例子。说明了聚合物对流变性质的影响;通过分析硬球胶体的相变及相分离等行为说明了熵力的概念;仔细分仔了电稳定胶体的相互作用,并介绍了DLVO理论以及近年来发现的对这一理论的偏离,特别是约束条件下同号带电胶球的长程吸引相互作用及其对此现象的一些解释;对生物膜也作了初步介绍。人们对软物质的研究和理解目前还处于一个非常原始的阶段,深入研究和理解软物质的各种性质必将促进人类对自然和人类自身的认识。     

软物质的自组织

软物质的基本特征使得软特在各种互作用竞争，外力和熵驱动下显示出丰富的自组织现象，本文系统地评述了典型软物质系统各种丰富的自组织现象，试图从丰富的自组织现象中寻找共同规律和竞争机理，来揭示和探索自组装／自组织有序微结构形成的物理机制和动力学引起的新生长规律，并讨论如何来控制和设计自组装／自组织有序结构，这对新材料的制备，新结构的实现具有十分重要的科学意义和实际应用价值。     

通用的NMR软脉冲单元研制

介绍了一种较为通用的NMR软脉冲激发单元(SEU)的设计方案,它具有结构简单、易于自行研制、成本低廉和性能优异的特点,详细讨论了各个主要部件的研制问题,最后给出NMR实验结果.     

光滑圆柱体上运动软链的支持力分布

文章导出了光滑圆柱体上软链所受支持力的分布公式,并以此讨论了软链开始脱离圆柱体的条件.     

玉米胚芽胚乳中油水动态行为的NMR研究

应用核磁共振时域二维弛豫相关谱分析的方法,对玉米胚芽的核磁共振弛豫特性进行了研究.对以下三种样品进行了测定:(1)胚芽不含油(用化学方法蒸馏出)但是含有不同百分含量的水;(2)胚芽不含水(真空蒸发)但是含有不同百分含量的油;(3)含有不同百分含量的水的胚乳水系统.研究表明随着水含量的增加水的纵向弛豫时间T₁减小,表明水与胚芽基质具有强烈的相互作用,而油的纵向弛豫时间T₁随着油含量的增加变化很小,表明油与胚芽基质之间没有大的相互作用,油几乎独立地处在胚芽中;对低水分(少于5%)玉米胚芽水系统,结果表明水是束缚于胚芽基质上,而油则是以油胞的形式存在于胚芽中.在玉米胚芽水系统中有两个T₁弛豫成分,长T₁弛豫成分从基质到水的交换率为57s^-1;从水到基质的交换率为113s^-1.短T₁成分从基质到水的交换率为245s^-1;从水到基质的交换率为821s^-1.在低水合状态下,胚乳水系统仅有一个T₁弛豫成分.胚乳到水的交换率高于37s^-1.     

宽线核磁共振及其在凝聚态物理中的一些应用

核磁共振是物理学的一个独立分支学科,又是研究物理学的其他分支学科的有力工具。简单介绍对宽线核磁共振测量的特殊要求,举例说明宽线核磁共振在研究高分子溶液、液晶、固态高分子、离子导体、无机晶体和磁性材料中的应用。     

尼龙6结晶和动力学的固体高分辨^13C NMR研究

用MSL—400核磁共振(NMR)波谱仪记录了尼龙6的~(13)C交叉极化魔角旋转(CP/MAS)NMR谱,发现固态下ω碳原子有两个峰,尼龙6记为ω_1和ω_2。在同一样品的~(13)C NMR溶液谱中,这两个峰合并成一个峰,证明固态尼龙6中两种晶区是共存的。在固态,ω_2峰比ω_1峰向高场偏移2.2ppm。测量了尼龙6—系列不同接触时间的CP/MAS NMR谱以研究动态行为。用SIMPLEX非线性最小二乘法拟合技术计算了交叉极化速率和质子T_(1ρ)~H用Ngai公式计算了固态尼龙6的运动参数。     

聚偏氟乙烯链结构的核磁共振研究

用¹⁹F福里哀变换核磁共振法研究了聚偏氟乙烯的序列结构和变化,并与溶解性和热稳定性相联系。     

二维核磁共振波谱学-研究分子结构和动态的有力工具

今天的化学研究如果没有核磁共振是很难设想的。核磁共振对于探查溶液中的分子结构,研究固体材料以及分子动态已证明具有极丰富的信息来源。为了应付如此大量的信息,向二维谱扩展就成为很自然了。自从十二年前开始以来,二维谱已对下列几方面作出了贡献:用二维相关谱为解释偶合网络提供了许多有力的技术;用二维交叉弛豫谱测量核间距离;用二维交换谱研究化学交换网络。这些新的技术在化学及生物学中大分子的分析时往往难以理解。     

1H NMR研究β-环糊精与环氧氯丙烷共聚物的反应机理和分子链结构

β-环糊精(cyclodcxtrin)与环氧氯丙烷(Epichlorohydrin)一个系列的共聚物获得,¹H NMR以D₂O或DMSO-d₆为溶剂的测定,其谱峰被归属.共聚合反应机理为以羟基和环氧基为活性中心的亲核取代.当环氧氯丙烷:β-环糊精=n ≤ 3时,聚合物分子链呈现以β-环糊精母体为中心的线状或低枝化状链结构;当n ≥ 5时,分子链出现交联网络结构.n越大(n ≤ 12),分子量越急剧增加,其交联度也越大.