利用拉曼显微镜和数值解混技术揭示线性聚乙亚胺的水分和温度诱导的结构变化

《The Journal of Physical Chemistry C》：Unraveling Hydration- and Temperature-Induced Structural Transformations of Linear Poly(ethylenimine) Using Raman Microscopy and Numerical Unmixing

线性聚乙烯亚胺（LPEI）熔化结晶过程中氢键作用演变及结构分析研究，采用原位拉曼显微术结合自建模曲线分辨法（SMCR）探究中性LPEI热转变机制，揭示熔融态向结晶态转变的复杂性，及其水合状态下氢键网络动态变化规律，为多组分LPEI体系结构解析奠定方法基础。

　　

线性聚乙炔亚胺（LPEI）是一种对水变化敏感的聚合物，在医学、能源和材料科学等领域具有广泛的应用前景。为了推动相关研究进展，本文采用原位拉曼显微镜技术和自建模曲线解析（SMCR）方法，研究了在受控加热和冷却条件下LPEI结构在熔化和结晶过程中的变化。以中性（游离碱基）LPEI为例，对拉曼数据集进行SMCR分析后发现，无水LPEI的熔化过程可以通过代表无水结晶态和非晶态的一对光谱向量来准确描述。然而，从熔化态到结晶态的转变过程更为复杂，需要额外的光谱向量来表征。这一分析揭示了样品从非晶态转变为强氢键结合的螺旋结构无水结晶态过程中氢键相互作用的变化规律。基于对中性无水聚合物的测量结果，该方法被进一步应用于研究中性含水样品在加热和冷却过程中的LPEI结构变化，其中与水的氢键作用增加了热转变的复杂性。这些发现为研究更复杂的LPEI配方（尤其是具有广泛应用价值的质子化形式）提供了基础。