Глобула (полимеры)
Глобула — состояние (набор конформаций) полимерной цепи, в котором флуктуации концентрации звеньев малы: их радиус корреляции значительно меньше размера макромолекулы. Концентрация звеньев в глобулярном состоянии значительно выше, чем в полимерном клубке, причём эта концентрация постоянна во всём объёме глобулы, кроме тонкого слоя на поверхности (например, межфазной границы полимер/растворитель), называемого опушкой глобулы.
Переход клубок—глобула
Как правило, в растворе гомополимера при ухудшении качества растворителя (обычно при понижении температуры) полимерная цепь испытывает переход клубок—глобула. Физически это происходит потому, что плохой растворитель соответствует притягивающему объемному взаимодействию звеньев. Сначала чуть ниже θ-температуры (на величину порядка <math>N^{-1/2}</math>, где <math>N</math> — степень полимеризации цепи, то есть количество звеньев в ней) клубок коллапсирует в рыхлую глобулу, близкую по размеру к клубку; при дальнейшем ухудшении качества растворителя глобула становится плотной. Фазовый переход клубок-глобула был феноменологически изучен П. Дж. Флори в 1949 году[1], часто используются модификации подхода Флори, предложенные Птицыным и Эйзнером, Бирштейн и Прямицыным (1986). Значительно более строгий, но сложный метод был предложен в 1979 году И. М. Лифшицем, А. Ю. Гросбергом и А. Р. Хохловым на основе подхода, представляющего конформационную энтропию цепи в виде функционала плотности (формула Лифшица)[2].
Одним из примеров глобулы могут служить белки. Однако они демонстрируют сложное поведение при денатурации-ренатурации: хотя некоторые из вышеназванных методов разрабатывались именно ввиду перехода нативная-денатурированная конформация в белках, они оказались неприменимыми к столь непростому объекту.
Растворимые глобулы
Как правило, поверхностное натяжение глобулы положительно, то есть глобулы в растворе агрегируются и выпадают в осадок. Это легко объяснить: если взаимодействие звеньев друг с другом и с молекулами растворителя заставляет их притягиваться и образовывать глобулу в пределах одной цепи, то звенья разных цепей также будут притягиваться.
Тем не менее, некоторые вещества — например, белки — представляют собой растворимые глобулы. Однако белки обладают довольно сложной структурой, представляющей сложность для химического синтеза и с трудом поддающейся теоретическому анализу. Получение растворимых глобул может быть перспективно как для объяснения свойств растворимых глобулярных биополимеров, так и в практических приложениях: для осуществления направленной доставки лекарств, создания молекулярных каркасов (scaffold), в катализе, в топливных элементах. Экспериментально растворимые глобулы, образованные амфифильными гомополимерами, были получены (1990-е годы) и исследуются в группе Ф. Винник (Françoise Winnik)[3]. В компьютерных экспериментах существование растворимых глобул было обнаружено в начале 2000-х в группе В. Василевской. Теоретически такое поведение было объяснено несколько позже А. Семеновым с соавторами.
Напишите отзыв о статье "Глобула (полимеры)"
Литература
- А. Ю. Гросберг, А. Р. Хохлов, Статистическая физика макромолекул. — М.: Наука, 1989. ISBN 5-02-014055-4
- Г. М. Бартенев, С. Я. Френкель, Физика полимеров. — Л.: Химия, 1990. ISBN 5-7245-0554-1
Примечания
- ↑ Paul J. Flory, The Configuration of Real Polymer Chains, J. Chem. Phys. 17, 303 (1949)
- ↑ И. М. Лифшиц, А. Ю. Гросберг, А. P. Хохлов, Объемные взаимодействия в статистической физике полимерной макромолекулы, УФН 127 (3) (1979)
- ↑ См., например, A. Laukkanen, L. Valtola, F. M. Winnik, and H. Tenhu, Formation of Colloidally Stable Phase Separated Poly(N-vinylcaprolactam) in Water, Macromolecules 2004, 37, 2268—2274
Отрывок, характеризующий Глобула (полимеры)
Вернувшись поздно вечером, Соня вошла в комнату Наташи и, к удивлению своему, нашла ее не раздетою, спящею на диване. На столе подле нее лежало открытое письмо Анатоля. Соня взяла письмо и стала читать его.Она читала и взглядывала на спящую Наташу, на лице ее отыскивая объяснения того, что она читала, и не находила его. Лицо было тихое, кроткое и счастливое. Схватившись за грудь, чтобы не задохнуться, Соня, бледная и дрожащая от страха и волнения, села на кресло и залилась слезами.
«Как я не видала ничего? Как могло это зайти так далеко? Неужели она разлюбила князя Андрея? И как могла она допустить до этого Курагина? Он обманщик и злодей, это ясно. Что будет с Nicolas, с милым, благородным Nicolas, когда он узнает про это? Так вот что значило ее взволнованное, решительное и неестественное лицо третьего дня, и вчера, и нынче, думала Соня; но не может быть, чтобы она любила его! Вероятно, не зная от кого, она распечатала это письмо. Вероятно, она оскорблена. Она не может этого сделать!»
Соня утерла слезы и подошла к Наташе, опять вглядываясь в ее лицо.
– Наташа! – сказала она чуть слышно.
Наташа проснулась и увидала Соню.
– А, вернулась?
И с решительностью и нежностью, которая бывает в минуты пробуждения, она обняла подругу, но заметив смущение на лице Сони, лицо Наташи выразило смущение и подозрительность.
– Соня, ты прочла письмо? – сказала она.
– Да, – тихо сказала Соня.
Наташа восторженно улыбнулась.
– Нет, Соня, я не могу больше! – сказала она. – Я не могу больше скрывать от тебя. Ты знаешь, мы любим друг друга!… Соня, голубчик, он пишет… Соня…
Соня, как бы не веря своим ушам, смотрела во все глаза на Наташу.
– А Болконский? – сказала она.
– Ах, Соня, ах коли бы ты могла знать, как я счастлива! – сказала Наташа. – Ты не знаешь, что такое любовь…
– Но, Наташа, неужели то всё кончено?
Наташа большими, открытыми глазами смотрела на Соню, как будто не понимая ее вопроса.
– Что ж, ты отказываешь князю Андрею? – сказала Соня.
– Ах, ты ничего не понимаешь, ты не говори глупости, ты слушай, – с мгновенной досадой сказала Наташа.
– Нет, я не могу этому верить, – повторила Соня. – Я не понимаю. Как же ты год целый любила одного человека и вдруг… Ведь ты только три раза видела его. Наташа, я тебе не верю, ты шалишь. В три дня забыть всё и так…
– Три дня, – сказала Наташа. – Мне кажется, я сто лет люблю его. Мне кажется, что я никого никогда не любила прежде его. Ты этого не можешь понять. Соня, постой, садись тут. – Наташа обняла и поцеловала ее.
– Мне говорили, что это бывает и ты верно слышала, но я теперь только испытала эту любовь. Это не то, что прежде. Как только я увидала его, я почувствовала, что он мой властелин, и я раба его, и что я не могу не любить его. Да, раба! Что он мне велит, то я и сделаю. Ты не понимаешь этого. Что ж мне делать? Что ж мне делать, Соня? – говорила Наташа с счастливым и испуганным лицом.
– Но ты подумай, что ты делаешь, – говорила Соня, – я не могу этого так оставить. Эти тайные письма… Как ты могла его допустить до этого? – говорила она с ужасом и с отвращением, которое она с трудом скрывала.
– Я тебе говорила, – отвечала Наташа, – что у меня нет воли, как ты не понимаешь этого: я его люблю!
– Так я не допущу до этого, я расскажу, – с прорвавшимися слезами вскрикнула Соня.
– Что ты, ради Бога… Ежели ты расскажешь, ты мой враг, – заговорила Наташа. – Ты хочешь моего несчастия, ты хочешь, чтоб нас разлучили…
Увидав этот страх Наташи, Соня заплакала слезами стыда и жалости за свою подругу.
– Но что было между вами? – спросила она. – Что он говорил тебе? Зачем он не ездит в дом?
Наташа не отвечала на ее вопрос.
– Ради Бога, Соня, никому не говори, не мучай меня, – упрашивала Наташа. – Ты помни, что нельзя вмешиваться в такие дела. Я тебе открыла…
