Перевірка знань базових понять фізики полімерів: моделі ланцюжків, вплив розчинника і температури, вилучений об'єм, персистентна довжина та рептація.

Розділ фізики, що вивчає полімери, їх механічні властивості, флуктуації та кінетику процесів, пов'язаних із полімеризацією та деградацією.

Галузь хімії, яка займається синтезом полімерів і визначенням їхньої структури.

Розділ біології, що вивчає біополімери виключно у живих організмах.

Прикладна інженерна дисципліна, яка займається виробництвом пластику.

Що таке фізика полімерів?

Тому що полімери надто великі й складні для детерміністичних методів, і статистика дає стійкі закономірності в термодинамічній границі.

Тому що полімери завжди мають випадкову хімічну структуру.

Тому що фізичні закони не застосовуються до макромолекул.

Тому що експерименти з полімерів недоступні.

Чому для опису полімерів часто використовують статистичний підхід?

Ідеальний ланцюжок, що відповідає простому випадковому блуканню.

Модель з вилученим об'ємом, що відповідає дифузії.

Червоподібний (worm-like) ланцюжок, що відповідає коливанням гармонічного осцилятора.

Модель ізоторних станів кручення, що відповідає теорії поля.

Яка найпростіша модель полімерного ланцюжка і як їй відповідає відома математична модель?

Що мономери ланцюжка незалежні і взаємодії між ними можна нехтувати.

Що мономери мають сильні відштовхувальні взаємодії і не можуть перекриватися.

Що полімер завжди є жорстким стрижнем на будь-якому масштабі.

Що торсійні кути визначаються складною потенціальною поверхнею з багатьма мінімумами.

Що припускають ідеальні моделі полімерних скелетів?

Ніяких обмежень на кути взаємної орієнтації сусідніх ланок немає.

Кути між усіма сусідніми ланками фіксовані й не змінюються.

Прокручування наступних ланок взагалі заборонене.

Ланки можуть лише перпендикулярно змінювати орієнтацію.

У моделі вільно зчеплених ланок яке обмеження накладається на орієнтацію сусідніх сегментів?

Вона вводить жорсткість скелета: на відрізках менших за персистентну довжину полімер поводиться як жорсткий стрижень.

Вона гарантує, що полімер завжди має ідеальну хвилясту структуру.

Вона робить ланцюжок повністю незалежним від температури.

Вона означає, що торсійні кути можуть набувати тільки двох значень.

Як враховується персистентна довжина в моделі червоподібного (worm-like) ланцюжка?

Rg ∼ N^ν, де ν — показник Флорі.

Rg ∼ ln(N) / ν, де ν — показник Флорі.

Rg ∼ N^2/3 незалежно від розчинника.

Rg ∼ 1 / N^ν, де ν — показник Флорі.

Який вираз дає залежність радіуса гірації Rg від числа ланок N у наближенні середнього поля Флорі?

Яке значення показника Флорі ν відповідає хорошому (добре розчинювальному) розчиннику?

Він скручується в щільний клубок, що нагадує тверду сферу.

Він необмежено розтягується, щоб максимізувати контакт з розчинником.

Його радіус гірації зростає пропорційно ln(N).

Полімер миттєво розпадається на мономери.

Що відбувається з полімерним ланцюжком у дуже поганому розчиннику?

ν = 1/2, що відповідає ідеальному випадковому блуканню ланцюжка.

ν = 3/5, що відповідає максимально витягнутій конформації.

ν = 1/3, що означає дуже компактний стан.

ν = 2/5, що означає проміжний стан.

Яким є значення показника Флорі ν для θ-розчинника і що це означає для ланцюжка?

Низька температура може робити розчинник поганим, тоді як висока робить його хорошим; при θ-температурі ланцюжок поводиться ідеально.

Якість розчинника не залежить від температури.

Висока температура завжди робить розчинник поганим незалежно від полімеру.

Лише тиск, а не температура, визначає якість розчинника.

Як залежить якість розчинника від температури для гнучкого полімеру?

Це заборона перекривання ланок у просторі, що моделюється як випадкові блукання без повторення ділянок шляху (self-avoiding walk).

Це модель, яка допускає повне перекривання ланок і збільшує число конфігурацій.

Це ефект, коли мономери притягуються один до одного через електростатичні сили.

Це явище, пов'язане з розчиненням полімеру у надкритичних розчинниках.

Що таке взаємодія через вилучений об'єм і як її моделюють у випадку полімерів?

Радіус гірації збільшується, бо обмеження самоперетину зменшує число компактних конфігурацій.

Радіус гірації зменшується, бо ланцюжок стає компактнішим.

Радіус гірації залишається незмінним.

Радіус гірації випадково коливається навколо нульового значення.

Як вилучений об'єм впливає на радіус гірації порівняно з ідеальним ланцюжком?

P(φ) ∝ exp(−U(φ)/kBT), де U(φ) — торсійний потенціал, kB — стала Больцмана, T — абсолютна температура.

P(φ) ∝ U(φ) · kBT, де U(φ) — торсійний потенціал.

P(φ) є постійною і не залежить від U(φ).

P(φ) пропорційна φ^2 незалежно від температури.

Як описується ймовірність торсійного кута φ у моделі утрудненого кручення?

Хто вважається засновником галузі полімерної фізики?

Тепловий рух довгих лінійних, сплутаних макромолекул у розплаві, подібний до повзання змій у клубку.

Процес хімічного розпаду полімеру на мономери.

Еластична вібрація окремого мономера в полімерній сітці.

Випадкове флуктуаційне згинання коротких ланок полімеру.

Що таке рептація в контексті полімерної фізики?

П'єр-Жиль де Жен (Pierre-Gilles de Gennes).

Хто запропонував концепцію рептації в 1971 році?

Витісна хроматографія, віскозиметрія та динамічне розсіяння світла.

Рентгеноструктурний аналіз білків, електронна мікроскопія, мас-спектрометрія.

Ядерний реакторний аналіз, гравітаційна лінзація, спектроскопія гамма-променів.

Клітинна культура, імуноферментний аналіз, ПЛР.

Які методи експериментального вивчення полімерів згадуються як загальнофізичні?

Відрізок ДНК, менший від персистентної довжини (~50 нм), поводиться як жорсткий стрижень.

ДНК завжди поводиться як абсолютно гнучкий ланцюг незалежно від масштабу.

Персистентна довжина робить ДНК негнучкою на всіх масштабах.

Персистентна довжина визначає лише хімічну реактивність ДНК.

Як персистентна довжина подвійного ланцюжка ДНК впливає на її поведінку на малих масштабах?

Вона пояснює в'язку пластичність і залежність рухливості макромолекул від їхньої довжини.

Вона пояснює електричну провідність полімерних розчинів.

Вона показує, що полімери не мають часу релаксації.

Вона стосується тільки кристалізації полімерів при охолодженні.

Яку роль відіграє концепція рептації у поясненні механічних властивостей полімерів?

Фізика конденсованих середовищ та статистична фізика.

Астрономія та космологія.

Ядерна фізика та фізика високих енергій.

Метеорологія та геофізика.

Які наукові галузі йде споріднення з фізикою полімерів у схемі поділу фізичних наук?

Статистика переходить від простого випадкового блукання до самопересічного (self-avoiding) блукання.

Статистика стає менш цікавою і повертається до класичної механіки.

Вилучений об'єм призводить до того, що число конфігурацій зростає експоненційно.

Від перекриття ланок виникає повна хаотизація, що робить розрахунки неможливими.

Який ефект має введення вилученого об'єму на статистику випадкових блукань, що описують полімер?

Сем Едвардс і Масао Дой (Doi).

Пол Флорі та Майкл Фарадей.

Альберт Ейнштейн і Нільс Бор.

Ісаак Ньютон і Ервін Шредінгер.

Хто з науковців значно уточнював концепцію рептації після її введення?

Плавлення полімеру при підвищенні температури.

Радіоактивний розпад полімерних ланцюгів.

Дифузія кисню крізь полімерну плівку.

Електронне узгодження в кондукторі.

Який фізичний процес серед перерахованих є прикладом фазового переходу в полімерних системах?

Час: 0:00