[科普中国]-红外二色性法

红外二色性法又称红外二向色性法，作为聚合物分子取向结构的一种重要研究方法，被应用于聚合物/无机物纳米复合与杂化材料的研究。

原理取向度是表征取向材料结构特点的重要指标，也是研究取向程度与物性关系的重要参数。取向度的测定方法很多，因为高聚物中有各种不同的取向单元（链节、链段、整个分子链或晶片），用不同的方法测定的结果其意义也不同。用X射线衍射法测定的是高聚物中晶区的取向;用光学显微镜测定双折射而计算的取向是反映晶区和非晶区两种取向的总效果。而红外二色性法则能根据表示不同相的不同谱带，同时在一张谱图上分别测出晶区、非晶区取向和平均取向。

红外吸收光谱是分子的振一转光谱，在分子中某基团作振动跃迁时，吸收特定频率的红外光。跃迁过程中跃迁矩是一个矢量，红外吸收光谱带吸收强度和跃迁矩的大小、方向有关，如果一个以一定方向振动的偏振光照射样品，偏振光矢量平行于跃迁矩方向产生最大吸收，而垂直时吸收为零。

如果对于空间排列无规律的样品，在各个方向上没有区别，而对单晶体等有各向异性特性的样品，从不同方向来照射样品，将会有很大的差异。拉伸聚合物的各向异性，使它能成为用红外偏振光来研究的样品。

对于结晶和取向聚合物，分子链上某些基团有一定的方向性，这样样品中入射光方向的变化将引起吸收强度的变化、表现出二向色性。平行和垂直于拉伸方向的偏振光吸收值的比值定义为二色比。1

应用红外二向色性技术在聚合物的研究中具有非常广泛的应用，通过测量样品在平行与垂直红外偏振光方向的吸收强度来研究聚合物纤维或薄膜的取向性质，被广泛应用于聚合物薄膜和纤维的取向程度与变形机理等。作为研究聚合物分子取向的重要方法之一，与其它研究方法相比，红外二向色性技术的主要特点在于可以通过采用不同结构的特征吸收谱带同时对不同结构的取向进行研究，如结晶区的取向、非晶区的取向、分子链的取向和侧链的取向等，从而研究在拉伸、热处理及不同加工条件下的聚合物结构。聚合物的取向通常以谱带的二向色性比与/或取向函数来表征。由聚合物拉伸的不同阶段测定聚合物分子中各部分的取向行为，可以了解聚合物在形变时分子构象与结构的变化、不同拉伸比与取向函数或红外二向色性比的关系、以及研究分子内、分子间相互作用在聚合物形变时的变化等。2

本词条内容贡献者为:

张尉 - 副教授 - 西南大学