原位生长活性聚合物刷的动态压缩：模拟与实验

本文对通过表面引发活性聚合制备的多分散活性聚合物刷，与在良溶剂条件下接枝于平面基底上的由线性聚合物链组成的传统单分散聚合物刷，进行了对比动态蒙特卡洛模拟研究。活性刷是通过在接触初始非键合链段（单体）溶液的接枝平面上放置引发剂阵列后，经末端单体（解）聚合反应形成的。在平衡态下，发现活性聚合物刷 (LPB) 的单体密度分布 $\phi(z)$ 随距接枝平面距离 $z$ 的增加而按 $\phi(z) \sim z^{-\alpha}$ 衰减，而刷中链长分布按 $c(N) \sim N^{-\tau}$ 标度。测得值 $\alpha = 0.64$ 和 $\tau = 1.70$ 与扩散限制聚集 (Diffusion-Limited Aggregation) 理论框架内的预测值 $\alpha = 2/3$ 和 $\tau = 7/4$ 非常接近。在改变平均聚合度（从 $L = 28$ 到 $L = 170$）和有效接枝密度（从 $\sigma_g = 0.0625$ 到 $\sigma_g = 1.0$）时，我们观察到模拟 LPB 的力 - 距离行为与我们通过胶体探针原子力显微镜 (AFM) 分析 PNIPAAm 刷获得的实验数据，以及 Plunkett 等人 [Langmuir 2006, 22, 4259] 对同种聚合物进行表面力仪 (SFA) 测量所得的数据几乎完美吻合。