探究非共价相互作用在三嗪基序列定义聚合物的构象与组装中的作用

Grate 及其在太平洋西北国家实验室的同事近期开发了高信息含量的三嗪基序列定义聚合物，其因不含可水解键而稳健，并可通过不同侧链编码结构与功能。通过分子动力学（MD）模拟，已表明三嗪聚合物形成特定的顺序堆叠，通过氢键和 $\pi$-$\pi$ 相互作用具有稳定的骨架-骨架相互作用，并在整个模拟中保持各自的 \emph{cis/trans} 构象。然而，我们尚不清楚不同侧链和骨架结构对整个构象的影响，以及 \emph{cis} 或 \emph{trans} 构象中何者对三嗪聚合物更稳定。为此，我们在 MD 模拟中研究非共价相互作用对不同侧链和骨架结构在三嗪聚合物构象与组装中的作用。由于 \emph{cis}-\emph{trans} 异构化伴随高能垒，我们使用副本交换分子动力学（REMD）来采样三嗪六聚体的多种构象。为获取速率与中间构象，我们对三嗪三聚体二聚体使用近期开发的并发自适应采样（CAS）算法。我们发现骨架结构的氢键能力而非侧链的能力，对三嗪聚合物自组装为纳米棒状结构至关重要，这可帮助研究者设计更稳健的材料。