库恩长度

库恩长度()是瑞士化学家汉斯·库恩在对高分子链进行简化处理时所提出的概念。库恩将一条高分子链视作是N个“库恩链段”的集合体,其中每个库恩链段的长度即为库恩长度。每个库恩链段之间被视作自由连接,也就是说每个库恩链段都可以随机取向,不受其它力的影响,也和其它链段所采取的的取向无关。采用库恩长度,有利于简化对行为复杂的真实高分子链的研究。

真实高分子和库恩简化的比较
对于实际的均聚高分子,若其键长为l,键角为θ。当高分子链完全伸展时,总长度Rmax = nl\, \cos(\theta/2)。当其形成无规线团时,其均方末端距可表示为
:\langle R^2 \rangle = n l^2 \frac{1+\cos(\theta)}{1-\cos(\theta)} \cdot \frac{1+\langle\cos(\textstyle\phi\,\!)\rangle}{1-\langle\cos (\textstyle\phi\,\!)\rangle} ,
::此处\langle \cos(\textstyle\phi\,\!) \rangle是二面角的平均值。

对于完全伸展自由连接链,链的总长度等于各库恩长度和,L=Nb 在最简单的处理中,这条高分子链可以遵循随机行走模型,每一步都随机而行,与之前的步伐的方向无关,进而形成了无规线团。该高分子链的均方末端距为\langle R^2\rangle = Nb^2。由于高分子链中某链段占据的空间不能被下一个链段占用,因此也可使用自回避随机游走模型。

将所求的\langle R^2 \rangle和R的表达对照库恩链段组成的等效链,就可以求出库恩链段的数目N 和库恩长度b。通过这一处理,原来具有固定键角、扭转角和键长的实际高分子分子链,可以被等效为任意取向的库恩链段的自由连接,简化了对高分子链的研究。对于蠕虫链, 库恩长度等于持续长度的二倍。

參考

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