סינתזה של מחזורי פולימרי אפיון Motion הפעפוע שלהם במדינת הממסים ברמת המולקולה הבודדה

המטרה הכוללת של ניסוי זה היא לאפיין תנועה דיפוזיה של פולימרים טופולוגיים, במיוחד פולימרים מחזוריים, בתנאים שזורים ברמת המולקולה הבודדת. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הפיזיקה של פולימרים, כגון דינמיקה מרחבית-טמפורלית תלויה בטופולוגיה של פולימרים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן לאפיין דיפוזיה הטרוגנית באופן כמותי ברמת השרשרת היחידה, שבדרך כלל מוסתרת מאחור ברמה כלשהי.

כדי להתחיל בהליך זה, ממיסים מלח פרילן דימיד ב -150 מיליליטר מים, ואז ממיסים פולי חד פונקציונלי (THF) בארבעה מילימטרים של אצטון. הוסף את תמיסת האצטון טיפה לתמיסה המימית המעורבת נמרצות. אוספים את המשקעים שנוצרו על ידי סינון ואקום.

לאחר מכן, הכינו תמיסה של חמישה מיליגרם למיליליטר של המשקעים בטולואן. ריפלוקס את התמיסה למשך ארבע שעות. לאחר שאפשרת לתמיסה להתקרר, הסר לחלוטין את הממס בלחץ מופחת על ידי אידוי סיבובי.

בסיום, ממיסים את השאריות בתערובת 2:1 של n-הקסאן: אצטון ומסננים את התמיסה המתקבלת דרך פקק של סיליקה ג'ל. לאחר מכן הוסף את התמיסה המסוננת למים קרים כקרח כדי לזרז את המוצר. להכנת דגימת ההיתוך הפולימרי, הוסיפו 100 מיקרוליטר של פולי ליניארי ללא תווית (THF) לבקבוק זכוכית וחממו אותו לכ-25 מעלות צלזיוס באמצעות מייבש שיער.

הכן תמיסה של 10 עד מינוס שש טוחנות של תמיסת הפולימר המשולבת בפלואורופור בכלורופורם. לאחר מכן הוסף מיקרוליטר אחד של תמיסה זו ל-100 מיקרוליטר של הפולי הליניארי (THF) נמס. לאחר ערבוב יסודי של הדגימה עם קצה פיפטה, מאדים את הכלורופורם על ידי חימום עם מייבש שיער.

בעזרת מיקרו-פיפטה הניחו 10 מיקרוליטר מהדגימה על פתק כיסוי נקי. הנח עוד פתק כיסוי נקי על הדגימה ולחץ בעדינות את שני פתקי הכיסוי יחד באמצעות פינצטה מפלסטיק. לאחר מכן, חבר תנור אובייקטיבי לעדשת האובייקט של מיקרוסקופ הפוך והגדר את הטמפרטורה ל-30 מעלות צלזיוס.

הניחו טיפה אחת של שמן טבילה על העדשה והרכיבו את הדגימה על המיקרוסקופtagה. ודא שמתקבל עובי דגימה של כ-10 מיקרומטר על ידי בדיקת המיקום הצירי של המשטח התחתון והעליון של הדגימה. לאחר מכן התאם את מיקוד המיקרוסקופ לכמה מיקרומטרים מעל פני השטח התחתונים של הדגימה.

לאחר מכן, החל הכפלת אלקטרונים או רווח EM על מצלמת CCD על מנת לקבל תמונה פלואורסצנטית באיכות גבוהה של הפלואורופור הבודד. כעת הגדר אזור עניין באמצעות התוכנה השולטת במצלמה. כדי לייעל את תנאי הניסוי, התאם את שטח התאורה של הדגימה לקוטר של כ-20 מיקרומטר באמצעות הסרעפת המוכנסת לנתיב אלומת העירור.

הגדר את עוצמת לייזר העירור בדגימה לארבעה עד שמונה מילי-וואט על ידי בחירה ידנית של מסנן צפיפות ניטרלית מתאים המוכנס לנתיב אלומת העירור. לבסוף, הקלט 500 עד 1000 רצפי תמונות פלואורסצנטיות של הפולימר המשולב בפלואורופור במצב התכה בקצב פריימים של 100 עד 200 הרץ. תמונות פלורסנט של מולקולה בודדת בזמן-lapse נמדדו עבור הפולימרים בעלי ארבע הזרועות ושמונה הצורות ומציגות כתמים בהירים וחדים מבודדים מרחבית עקב שילוב הפלואורסצנטי של פרילן דימיד פלואורופור בשרשראות.

היסטוגרמות התדירות של מקדם הדיפוזיה שנקבעו על ידי ניתוח תזוזה ממוצע בריבוע מציגות התפלגויות רחבות הנובעות הן מהשגיאה הסטטיסטית של הניתוח והן מההטרוגניות של הדיפוזיה. היסטוגרמות התדר מראות סטיות ברורות ממודל הדיפוזיה ההומוגנית, המדגים דיפוזיה הטרוגנית של מולקולות הפולימר. המודלים הגאוסיים היחידים והכפולים פוגעים היטב בפונקציות ההתפלגות המצטברות שהושגו בניסוי ומדגימים כי הדיפוזיה של הפולימר שנוצר מתוארת על ידי ההתפלגות הרחבה של מקדם הדיפוזיה, בעוד שהפולימר בעל שמונה הצורות מציג שני מצבי דיפוזיה נפרדים.

לאחר השליטה, ניתן לבצע סינתזה של פולימרים תוך שש שעות וניסוי הטבילה של מולקולה בודדת יכול להיעשות תוך מספר שעות אם הם מבוצעים כראוי. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום מדעי הפולימרים לחקור דינמיקה של פולימרים בסביבות צפופות. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לאפיין תנועה דיפוזית של פולימרים טופולוגיים בתנאים שזורים ברמת השרשרת היחידה.

אל תשכח שעבודה עם לייזרים וממיסים אורגניים עלולה להיות מסוכנת ביותר ותמיד יש לנקוט באמצעי זהירות כגון בטיחות לייזר וסקירה של MSDS בעת ביצוע הליך זה.