Volume transition in a gel driven by hydrogen bonding

范德瓦尔斯力 合作性 相变 分子间力 聚合物 离子键合 材料科学 排除体积 氢键 疏水效应 体积热力学 化学物理 化学 高分子化学 物理 热力学 分子 生物化学 有机化学 离子
作者
F. Ilmain,Toyoichi Tanaka,Etsuo Kokufuta
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:349 (6308): 400-401 被引量:500
标识
DOI:10.1038/349400a0
摘要

INTERACTIONS between macromolecules fall into four categories: ionic, hydrophobic, van der Waals and hydrogen bonding. Phase transitions in polymer gels provide a means of studying these interactions. Many gels will undergo reversible, discontinuous volume changes in response to changes in, for example, temperature, gel composition or light irradiation1–5. These transitions result from the competition between repulsive intermolecular forces, usually electrostatic in nature, that act to expand the polymer network, and an attractive force that acts to shrink it. Volume transitions in gels have been observed that are driven by all of the above-mentioned forces except hydrogen bonding (ref 6–10; T.T. et al, unpublished data; H. Inomata et al., personal communication). Here we report on a phase transition in an interpenetrating polymer network of poly(acrylamide) and poly(acrylic acid) that completes this picture—it is controlled by cooperative 'zipping' interactions between the molecules which result from hydrogen bonding. Cooperativity is an essential feature of the interactions, in that independent hydrogen bonds would not provide a sufficient driving force for the transition. A further novel characteristic of this phase transition is that the swelling (in water) is induced by an increase rather than a decrease in temperature.
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