Polymer mechanochemistry by single-molecule force spectroscopy

研究聚合物在力致结构转变过程中的分子机制,进而建立起材料的构-效关系,对于力响应聚合物材料的设计和精准制备至关重要. 然而由于真实材料体系的复杂性,使用传统的测量方法很难从分子水平精准表征上述过程. 基于原子力显微镜(AFM)的单分子力谱(SMFS)可以操纵单个聚合物链,是一种研究单个分子力学和动力学性质的有效技术. 在这篇综述中,我们首先重点介绍了力化学的基本概念、影响因素、自由聚合物链单分子力化学最新进展，按照共价键、配位键及氢键体系的顺序展开. 然后,我们讨论了SMFS技术在凝聚态体系的单链力学响应中的应用,包括用于聚合物单晶研究的AFM-SMFS方法的建立,链组成、构象、折叠模式以及环境对力诱导聚合物单晶熔融和纳米力学性能等影响规律的探究. 我们希望本文将引起材料、化学和计算研究界的进一步关注,这将加快并加深我们对聚合物结构-性质(功能)关系的理解.