Conformation-Dependent Design of Sequences in Copolymers II pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Khokhlov, Alexei R. (EDT)

出品人:

页数:238

译者:

出版时间:2006-3-16

价格:USD 219.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540295150

丛书系列:

图书标签:

• Copolymers
• Sequence Design
• Conformation
• Polymer Chemistry
• Materials Science
• Biomaterials
• Self-Assembly
• Macromolecules
• Polymer Physics
• Structure-Property Relationship

聚合物序列结构与性能调控：基于非共价相互作用的精确设计 图书简介 本书深入探讨了聚合物科学与材料工程的前沿领域——基于精确序列控制的聚合物材料设计。有别于传统依赖主链骨架或整体组成比的宏观调控方法，本书聚焦于单链或多链级别上，通过精确控制功能单元的序列排列方式，实现对聚合物宏观性能的精细化、功能化调控。研究的核心思想在于，聚合物链上的功能基团（例如，亲水/疏水单元、反应性位点、识别元件等）如何排列，对链的折叠、聚集行为、在特定环境下的响应性以及最终形成的超分子结构和材料性能起着决定性的作用。 第一部分：序列结构与链内组装的物理化学基础 本书首先建立理解序列依赖性的理论框架。它详细阐述了拓扑化学（Topological Chemistry）在描述聚合物序列结构中的应用，从简单的双嵌段、三嵌段共聚物，过渡到更复杂的梯度、周期性、随机或复杂的“准生物”序列。 热力学与动力学控制： 深入分析了不同序列（例如，ABn, A1B1A2B2等）在溶液中和界面上发生链内组装（如折叠、形成特定二级结构，如螺旋、片层）的驱动力。讨论了熵、焓以及特别是序列特异性非共价相互作用（Sequence-Specific Non-Covalent Interactions）对平衡构象的影响。这包括精确的氢键网络、π-π堆积、疏水作用的介导机制，以及这些相互作用如何受到溶剂环境和温度的调控。 序列-结构-性能的映射： 引入了计算模拟方法（如蒙特卡洛模拟、分子动力学）来预测特定序列如何转化为特定的链内构象。重点阐述了如何利用构象自由能景观（Conformational Free Energy Landscapes）来理解序列变化如何改变聚合物的“设计空间”，并指导目标性能的实现。 第二部分：序列调控的合成策略与精准构建 实现对聚合物序列的精确控制是应用的基础。本书详尽回顾并展望了当前最前沿的聚合物合成技术，特别关注那些能够提供高序列保真度的“序列精确合成”方法。 活性/可控聚合技术的新进展： 讨论了活性自由基聚合（如ATRP, RAFT）在实现多步序列接枝和精确链长控制方面的突破。特别聚焦于如何优化链转移剂和引发剂体系，以最小化不同单体插入步骤间的序列偏差。 逐步加成策略（Stepwise Accumulation）： 详细介绍了固相合成技术（Solid-Phase Synthesis, SPS）在聚合物化学中的拓展应用。虽然最初用于多肽合成，但其在构建具有精确重复单元排列的寡聚物和短链聚合物方面的潜力被充分挖掘。讨论了在固相载体上如何克服扩散限制和反应效率递减的挑战。 酶催化与生物启发合成： 探讨了利用生物催化剂（如转酯酶、聚合酶）来构建具有高度序列特异性的聚酯或聚酰胺的潜力。这部分强调了如何通过引入酶识别位点来指导后续单体的定向聚合，从而实现超越传统化学方法的序列精度。 第三部分：序列依赖的先进功能材料 序列结构的精确控制使得材料科学家能够设计出具有前所未有响应性和功能性的新型聚合物系统。 智能响应性材料： 阐述了如何通过精心设计的序列（例如，在一个疏水链段内嵌入多个pH敏感或光响应性单元），来调控材料的阈值响应特性（Threshold Response）。讨论了这些材料在微流控器件、药物递送载体中，如何实现对外界刺激的“开关”行为，而非简单的线性响应。 自修复与动态网络： 重点分析了利用序列设计来构建动态共价键或强相互作用网络。例如，设计具有特定间隔的配位基团序列，以在材料受损后引导断裂面精确重组，实现高效的自修复功能。这涉及到对动态共价化学（Dynamic Covalent Chemistry, DCC）在聚合物网络中的序列化应用。 生物医学应用中的序列特异性识别： 探讨了用于靶向递送或诊断的聚合物。通过设计能够与生物分子（如蛋白质、核酸）产生高亲和力、高特异性结合的序列片段，这些材料可以模拟天然配体的功能，实现对细胞表面的精确识别和结合。 第四部分：序列工程的未来展望与挑战 本书最后展望了聚合物序列设计领域未来的发展方向，并指出了当前面临的关键技术瓶颈。 高通量序列筛选与人工智能辅助设计： 讨论了如何结合自动化合成平台和机器学习算法，加速从庞大序列空间中筛选出具有最优性能的序列。强调了正向设计（Forward Design）从结构到性能的映射，以及反向设计（Inverse Design）从目标性能逆推所需序列的挑战。 序列复杂度的提升： 指出从二维序列到三维空间构象的精确控制是下一阶段的研究重点。如何确保链的折叠路径和最终的致密堆积结构与初始序列完美匹配，是实现下一代超结构材料的关键。 本书是高分子化学、材料科学、生物物理学及相关工程领域研究人员和高级学生的必备参考书。它不仅提供了深厚的理论基础，更展示了将分子序列的“信息”转化为宏观材料“功能”的强大潜力。

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