Przejście cewka-globula - Coil–globule transition

W polimerowych fizyki The przejście cewki, kulka jest zapadnięcie się makrocząsteczki z rozszerzonym stanie przez cewki w stanie idealnie cewki do stanie złożonym kuleczki lub vice versa. Przejście cewka-globula ma znaczenie w biologii ze względu na obecność przejścia cewka-globula w makrocząsteczkach biologicznych, takich jak białka i DNA . Jest to również analogiczne do pęcznienia żelu usieciowanego polimeru, a zatem jest przedmiotem zainteresowania inżynierii biomedycznej do kontrolowanego dostarczania leku. Szczególnie znaczącym przykładem polimeru posiadającego interesujące w tej dziedzinie przejście typu kłębek-globula jest poli(N-izopropyloakryloamid) (PNIPAAm).

Opis

W stanie zwoju promień bezwładności makrocząsteczki skaluje się wraz z długością łańcucha do trzech piątych potęgi. Gdy przechodzi przez przejście cewka-globula, przesuwa się do skalowania jako długość łańcucha do połowy potęgi (w przejściu) i ostatecznie do jednej trzeciej potęgi w stanie zwiniętym. Kierunek przejścia jest często określany przez konstrukcje przejścia „cewka do kuli” lub „kulka do cewki”.

Początek

To przejście jest związane z przejściem łańcucha polimeru od dobrego zachowania rozpuszczalnika przez idealne zachowanie rozpuszczalnika lub Theta do słabego zachowania rozpuszczalnika. Przejście kanoniczne cewka-globula jest związane z górną temperaturą krytyczną roztworu i związanym z nią punktem teta Flory'ego. W tym przypadku zapadnięcie następuje wraz z chłodzeniem i wynika z korzystnej energii przyciągania polimeru do samego siebie. Drugi rodzaj przejścia cewka-globulka jest zamiast tego związany z niższą krytyczną temperaturą roztworu i odpowiadającym mu punktem teta. Zapadanie się to następuje wraz ze wzrostem temperatury i jest powodowane niekorzystną entropią mieszania. Przykładem tego typu jest wspomniany powyżej polimer PNIPAAM. W przypadku polielektrolitów przemiany globulek cewki mogą być również napędzane efektami ładunku. W tym przypadku zmiany pH i siły jonowej w roztworze mogą wywołać zapadnięcie się, przy czym rosnące stężenie przeciwjonu na ogół prowadzi do zapadnięcia się jednorodnie naładowanego polielektrolitu. W poliamfolitach zawierających zarówno ładunki dodatnie, jak i ujemne, może być odwrotnie.

Zobacz też

Cytaty