我院教师在索烃分子的静态尺度研究方面取得进展

环形拓扑结构导致环基高分子在不同环境下(热力学条件、溶剂性质、pH值、限域空间和障碍密集度等)呈现特殊结构和功能。例如，聚索烃(如图1所示)可表现出较大的损耗模量和较低的流动活化能，并可拥有优异的阻尼性能、韧性和黏弹性。更重要的是，学者们已经实现了无序功能蛋白质的胞内索烃化，指出索烃化对蛋白质性质的良性影响，明确提出了增益蛋白质性质的拓扑工程策略，从而深化了有关生物大分子拓扑结构的认知。鉴于此，阐明环形拓扑结构对环基高分子的性能调控方面具有重要意义，探索环基高分子的静态结构和动态特征等方面的研究十分必要。

图1几类TIMs分子结构示意图

基于上述问题，博士生李江涛在索烃分子的静态尺度、动态特征、聚集行为和相态结构等方面开展了相关研究，并取得了阶段性进展。他们导出了索烃分子回转半径的普适解析形式，将其解耦为单环尺度和骨架结构两部分贡献。在此基础上，指出了索烃类分子的静态尺度具有标度行为，给出了相应的标度指数。为了确认相关结果，进一步通过分子动力学模拟予以验证，从而完全确定了标度指数的正确性，发现了单环尺度和骨架结构具有完全不同的渐近行为。研究结果可为揭示环形拓扑结构对环基高分子动力学行为的调控机制（特别是一些生物大分子的结构性能关系和刺激响应机制等）提供理论基础，同时也可为从高分子科学的角度阐明生物大分子和高分子材料的拓扑工程策略提供新的视角。

图2链状索烃分子的双渐近行为.

图3环状索烃分子的双渐近行为.

上述有关研究成果发表在ACSMacroLetters杂志上[2021，10(9)，1094]，博士生李江涛和顾芳副教授是该论文的共同第一作者，王海军教授和中科院化学所廖琦研究员为共同通讯作者。该项工作得到国家自然科学基金(21973103)资助和河北大学高性能计算中心的支持。