5月4日晚7点，科学前沿进展名家系列讲座第72讲在玉泉路校区教学楼阶一4教室举办，中国科学院化学研究所的赵江老师为同学们带来了一场题为《探索单链高分子物理的奥秘》的讲座，为大家带来了一份特殊的五四青年节的礼物。
讲座伊始，赵老师就以高分子幽默的定义引起了大家的注意，“什么是高分子？没错，就是高的分子！”幽默的话语让大家在哄堂大笑的同时也明确了高分子的内涵。赵老师接下来向我们介绍了高分子在长征火箭、波音787、隐形眼镜等领域的应用，并进一步地向我们阐述，高分子不仅仅在我们的身边，也存在于我们的身体内，像核酸、蛋白质等生物大分子，都属于高分子。
讲到为什么要研究单链高分子，赵老师这样解答大家的疑惑：“从单链层次理解高分子是非常重要的课题，这是因为关于高分子的物理模型大多建立在单分子链的基础上，例如高分子流变学经典理论模型就是基于单分子链发展而来的。”要研究单链高分子首先要能够观察到它，所以单分子荧光显微镜与光谱就成了研究单链高分子物理的有力手段。为了让大家更好地理解单分子荧光观察高分子单链的机理，赵老师为大家播放了两个小视频，一个个随着高分子而灵动的荧光单分子让大家在赏心悦目之余准确地洞察了单分子荧光检测的机理。
随后，赵老师向我们介绍了单链高分子物理的研究方向。单链高分子的研究方向主要是三个，首先是多电荷大分子，关于生物和生命现象中的许多高分子物理问题都亟待探索和解决；第二个是表界面高分子单链动力学，这方面设计流变学、摩擦学和微流控技术的微观图像和原理；还有一个方向是高分子固液转变过程的单链动力学，这主要涉及高分子结晶和玻璃化转变过程中的单分子行为。
在简略地介绍过多电荷高分子软物质及其在水处理、医药工程、食品工业、农药技术和日常生活中的广阔应用后，赵老师详细地为我们讲述了关于聚电解质的许多问题。关于聚电解质的理解至今依然是模糊的、充满争议的。由于长程静电相互作用和抗衡离子（如离子分子链相互作用和熵效应等）的影响，聚电解质具有在分子链构象、离子分布、流变学性质、相结构和动力学等方面的独特性质，从而使得人们对它的研究倍感兴趣。
关于聚电解质的理论预言分子链的构象是棒状的。理论预言当静电相互作用很强（无盐状态）时，聚电解质分子链倾向于采取棒状构象，但是一直没有实验证明这一预言。这是因为关于聚电解质单分子链的表征一直具有挑战性，在传统的动态光散射实验中，聚电解质单分子链的信息被掩埋了。如何突破传统方法的局限？高灵敏的单分子荧光方法无疑成了我们的最好选择。赵老师课题组利用荧光关联光谱实现了极稀薄溶液中单分子运动的测量，同样采用荧光关联光谱，发现了聚电解质的一级构象转变。并根据流体力学半径的标度分析等手段，证明了理论上预言的棒状结构正是聚电解质分子链的伸展构象。
讲座最后，赵老师还介绍了关于抗衡离子分布的相关研究工作，分别介绍了关于聚电解质抗衡离子分布的主要模型，如抗衡离子凝聚模型和抗衡离子吸附模型等。讲座结束后，赵老师耐心地回答了大家的问题。（文/张旭升 来源/国科大记者团）
延伸阅读：
“科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月，是中国科学院大学为本科生开设的必修课程，同时欢迎研究生与教职工参加，由中国科学院大学本科部主办，讲座召集人为周琪院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机六个专业，邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展，让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展，拓宽学生的学术视野，为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。
