自洽场模型研究均聚物球体的机械展开

我们展示了数值自洽场(SCF)计算的结果，针对单个柔性聚合物链在不良溶剂中塌缩形成的球体的平衡机械展开。根据早期的标度理论和随机动力学模拟结果，我们确定了三种拉伸变形区域：(i) 小变形下以弱伸长（椭球）形状为特征的线性响应区域；(ii) 中等变形范围内，球状“头部”与拉伸“尾部”共存的蝌蚪结构；(iii) 强拉伸下的均匀拉伸链。从蝌蚪到拉伸链的构象转变伴随着耗尽的球状头部的突然展开以及链内张力的相应跳跃式下降。展开-再折叠循环在转变点附近表现出滞后回线。只要链中单体单元数量大和/或溶剂质量足够差，这三种变形区域以及蝌蚪与拉伸链构象之间的一级类转变就可以实验观察到。另一方面，对于短链，在中等不良溶剂强度条件下，展开转变是连续的。随着施加的端到端距离增加，延伸的球体在任何变形程度下都保持纵向均匀形状。在所有情况下，系统在中等变形范围内表现出负的拉伸模量。我们预计，在不良溶剂中聚合物分子的力-变形曲线中预测的模式可以在单分子原子力谱实验中观察到。