聚合物动力学缓慢性：基于 muon spin relaxation 的聚(3-己基硫代噻唑)研究

使用 muon spin relaxation ($\mu$SR) 研究了规律规整的聚(3-己基硫代噻唑) P3HT 的分子动力学。$\mu$SR 谱图对纵向磁场 ($B_{\rm LF}$，与初始 muon 自旋方向平行) 的响应表明，植入的 muon 形成了既在噻唑环上局部于 muonated radicals 中，又具有可比产量的无旋性状态。此外，未配对电子在与植入 muon 结合的噻唑环以及相邻质子之间的超声相互作用，其消散可作为分子动力学的度量。对纵向 muon 自旋松弛率 ($1/T_{1\mu}$) 的 $B_{\rm LF}$ 依赖性进行了详细测量，结果发现其可被局部响应函数 $J(\omega)$ 良好地描述后者来源于包含 Havriliak-Negami (H-N) 函数的局部易感性，即 $\chi(\omega)\propto1/[1-i(\omega/\tilde{\nu})^\delta]^\gamma$（其中 $\tilde{\nu}$ 为平均消散速率，$0<\gamma,\delta\le1$）。从 $1/T_{1\mu}$ 分析推导出的 $\tilde{\nu}$ 大小及其温度依赖性，与 $^{13}$C-NMR 所暗示的己基链和噻唑环运动一致。本结果标志着将 $\mu$SR 应用于具有广泛时间尺度消散共存的复杂系统动力学（如聚合物）的方法学里程碑。