从热涨落确定柔性和半柔性聚合物网络中的微观粘弹性
软凝聚态物质
2009-10-30 v1 材料科学
摘要
我们开发了一种新技术，通过显微镜中的激光干涉测量监测嵌入探针粒子的热涨落，来测量软材料（如聚合物溶液）的粘弹性。干涉测量使我们能够获得从0.1 Hz到20 kHz的波动珠的功率谱，并具有亚纳米空间分辨率。利用线性响应理论，我们确定了高达千赫兹量级频率下的频率依赖性损耗和储能剪切模量。我们的技术测量粘弹性响应的局部值，无需主动应变系统，特别适用于软生物聚合物网络。我们研究了半柔性的F-肌动蛋白溶液，并作为对照，研究了柔性的聚丙烯酰胺（PAAm）凝胶，后者接近其凝胶化阈值。使用小颗粒，我们可以探测从宏观粘弹性到更复杂的微观动力学的转变。在宏观极限下，我们发现1和2 mg/ml肌动蛋白溶液在0.1 Hz时的剪切模量分别为G'=0.11 +/- 0.03 Pa和0.17 +/- 0.07 Pa，接近弹性平台的起始点，并且标度行为与G(ω)在更高频率下为ω^(3/4)一致。对于聚丙烯酰胺，我们测量了2%、2.5%、3%和5%浓度（重量/体积）的交联凝胶的平台模量分别为2.0、24、100和280 Pa，与常规流变学获得的值在2倍因子内一致。我们还发现了G(ω)为ω^(1/2)的标度证据，与柔性聚合物的Rouse模型预测一致。
引用
@article{arxiv.cond-mat/9709231,
title = {Determining Microscopic Viscoelasticity in Flexible and Semiflexible Polymer Networks from Thermal Fluctuations},
author = {B. Schnurr and F. Gittes and F. C. MacKintosh and C. F. Schmidt},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/9709231},
year = {2009}
}
备注
16 pages, with 15 PostScript figures (to be published in Macromolecules)