网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

会“打结”的高分子,登上顶刊PRL!

0
分享至

意大利 帕多瓦大学Marin Vatin、Enzo Orlandini和Emanuele Locatelli团队在《 Phys. Rev. Lett.》发表最新研究,揭示了极性双嵌段活性聚合物中自发形成打结的非平衡动力学机制。通过调控聚合物链中活性单体的比例,结节的生成率可提升数百倍,为纳米级缠结材料的设计提供了新策略。

背景与挑战

结节在生物DNA、蛋白质及合成高分子中普遍存在,影响材料力学性能和生物功能。传统被动聚合物中,短链(<400个单体)的自发结节概率极低(约0.04%),而活性体系(如细菌鞭毛)的动力学复杂性使结节调控困难重重。如何在可控条件下高效生成简单结节,是软物质物理和纳米技术领域的长期挑战。

创新方法

研究团队设计了一种极性双嵌段共聚物模型:链的一端为活性单体(比例p),受切向自驱动力作用;另一端为被动单体。通过大规模朗之万动力学模拟(链长N=300-400)和拓扑分析软件KYMOKNOT,系统研究了结节形成、迁移与解开的动态过程,并结合理论模型揭示了其非平衡机制。

关键发现

1.结节概率激增:当活性单体比例p≈0.4时,结节生成概率(Pₖₙ₀ₜ)较被动链提升2-3个数量级(图1a)。这一非单调峰值与活性驱动强度(Péclet数,Pe)无关,为普适性规律。

2.结节迁移机制:结节在活性端形成后,沿链向被动端迁移。活性段内结节松散且迁移快(速度∝Pe),被动段内结节紧密且寿命长(图2,3)。二者竞争导致最优p值的存在。

3.拓扑简单性:生成的结节以简单素结(如三叶结3₁、八字结4₁)为主,复合结占比不足20%(图1b,c),显著区别于传统压缩或电场诱导的复杂缠结。

应用潜力

该发现为纳米级结节的按需制备提供了新思路:

· 可调控性:通过调节p和Pe,可精准控制结节产率及复杂度,适用于药物载体、分子马达设计。

· 动态捕获:利用外场开关活性驱动,可实现结节的高效生成与稳定存储(图4)。

· 跨尺度拓展:模型适用于微米级活性丝状体系(如细菌纤维素),为生物医学工程提供理论支撑。

展望

通讯作者Emanuele Locatelli表示:“下一步将探索结节形成的动态演变机制,并开发机器学习模型预测最优活性构型,推动活性材料从‘经验设计’向‘精准编程’的跨越。” 这一突破为活性物质拓扑调控开辟了新维度,有望在柔性机器人、靶向给药等领域引发技术革新。

来源:高分子科学前沿

声明:仅代表作者个人观点,作者水平有限,如有不科学之处,请在下方留言指正!

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
日本防卫大臣对我国喊话后,我国泼了日本一盆冷水,非常不简单

日本防卫大臣对我国喊话后,我国泼了日本一盆冷水,非常不简单

DS北风
2026-10-28 17:38:02
家长用“微商女强人”形象,接送女儿放学,被嘲:好紧绷的松弛感

家长用“微商女强人”形象,接送女儿放学,被嘲:好紧绷的松弛感

妍妍教育日记
2026-10-27 14:32:19
昭通小伙担心婚礼冷清邀网友喝喜酒,数百人赶来撑场面,有人送冰柜也有人送整头猪,村干部:已安排工作人员帮忙维持秩序

昭通小伙担心婚礼冷清邀网友喝喜酒,数百人赶来撑场面,有人送冰柜也有人送整头猪,村干部:已安排工作人员帮忙维持秩序

极目新闻
2026-10-28 18:28:28
中纪委再打三“虎”!释放明确警示信号,藏的再深照样被揪出来!

中纪委再打三“虎”!释放明确警示信号,藏的再深照样被揪出来!

细说职场
2026-10-27 15:15:52
当社工5年,接触了不少老人才发现:越有文化的老人,越容易被骗

当社工5年,接触了不少老人才发现:越有文化的老人,越容易被骗

小马达情感故事
2026-10-28 17:36:17
为获得稀土技术,欧美从中国大肆收买稀土人才?中国如何应对?

为获得稀土技术,欧美从中国大肆收买稀土人才?中国如何应对?

阿胡
2025-06-30 10:52:57
CBA新赛季最大黑马!揭幕战惨败后连赢4场:连超辽宁上海杀进前2

CBA新赛季最大黑马!揭幕战惨败后连赢4场:连超辽宁上海杀进前2

篮球快餐车
2026-10-28 02:26:49
原神主播买iPhone Duo傻眼!全是大黑边当场要退货

原神主播买iPhone Duo傻眼!全是大黑边当场要退货

游民星空
2026-10-28 17:27:43
亨通光电:前三季度净利润61.63亿元,同比增长159.42%

亨通光电:前三季度净利润61.63亿元,同比增长159.42%

证券时报
2026-10-28 17:37:01
长得漂亮可坏事做尽,3次入狱,被摘除4处器官的她,如今过得怎样

长得漂亮可坏事做尽,3次入狱,被摘除4处器官的她,如今过得怎样

月下守候
2026-10-27 21:26:08
女子和情夫车震,发生关系后还不让他回家见女友,情夫早就嫌她年纪大,女子一句话更让她追悔莫及

女子和情夫车震,发生关系后还不让他回家见女友,情夫早就嫌她年纪大,女子一句话更让她追悔莫及

丫头舫
2026-10-27 22:48:38
华为正式官宣:10月28日,新品全新发布!

华为正式官宣:10月28日,新品全新发布!

科技堡垒
2026-10-28 10:55:24
吃他汀的人有三坎,熬过就长寿:三坎是指哪三年?50 岁后请重视

吃他汀的人有三坎,熬过就长寿:三坎是指哪三年?50 岁后请重视

白宸侃片
2026-10-28 17:16:33
和孙红雷分手20多年,独自抚养儿子的丁嘉丽,如今靠着肖战火出圈

和孙红雷分手20多年,独自抚养儿子的丁嘉丽,如今靠着肖战火出圈

后世的君子
2026-10-28 01:38:52
OPPO旗舰重回低价,16GB+512GB直降1300元,353万跑分+7500mAh

OPPO旗舰重回低价,16GB+512GB直降1300元,353万跑分+7500mAh

小愚测评
2026-10-28 23:44:47
不是赵睿!不是赵继伟!男篮现役最强后卫正式易主,CBA场均能拿22分

不是赵睿!不是赵继伟!男篮现役最强后卫正式易主,CBA场均能拿22分

大卫的篮球故事
2026-10-28 13:39:35
“我们自愿有何罪”?三男三女聚众淫乱,三亚高知换妻游戏案始末

“我们自愿有何罪”?三男三女聚众淫乱,三亚高知换妻游戏案始末

易玄
2026-09-13 11:43:30
牵动两岸目光!蒋家 27 人投票 14 比 13 敲定迁葬事宜,蒋友松出资择定溪口摩诃坡,蒋万安受访,仅表示尊重家族长辈的想法!

牵动两岸目光!蒋家 27 人投票 14 比 13 敲定迁葬事宜,蒋友松出资择定溪口摩诃坡,蒋万安受访,仅表示尊重家族长辈的想法!

唠叨说历史
2026-10-23 14:23:07
纳斯达克中国金龙指数跌超1%,虎虎科技跌18.12%

纳斯达克中国金龙指数跌超1%,虎虎科技跌18.12%

每日经济新闻
2026-10-28 22:01:05
欧洲:不能从中国买电池!中国:收到,那我把整个电池厂搬过来!

欧洲:不能从中国买电池!中国:收到,那我把整个电池厂搬过来!

影孖看世界
2026-10-27 23:14:31
2026-10-29 04:00:49
高分子科学前沿 incentive-icons
高分子科学前沿
高分子领域第一自媒体
17044文章数 66946关注度
往期回顾 全部

科技要闻

宇树科技前三季净利暴增270%

头条要闻

仅退款后冰柜仍插着电在使用 买家回应

头条要闻

仅退款后冰柜仍插着电在使用 买家回应

体育要闻

0胜4负与篮网国王一桌 热火字母哥赌错了?

娱乐要闻

巾帼不让须眉!章子怡拿下重磅荣誉

财经要闻

iPhone Duo七年等来一场吐槽大会

汽车要闻

首销期权益价23.98万起 2026款理想i6上市

态度原创

健康
教育
艺术
手机
数码

查不出猝死风险?可能是项目没做对

教育要闻

一场错位的需求拉锯!“没钱,干陪有什么用?”初中女生的话戳破无数全职妈妈的幻想!

艺术要闻

23张人性与爱的照片,第1张就让人破防了……

手机要闻

华为Pura90 Plus、畅享100系列发布!多款新品亮相

数码要闻

苹果首次将“灵动岛”引入MacBook Pro

无障碍浏览 进入关怀版