水环境中的响应型聚合物体系因其具有复杂的分子间作用而体现出丰富的性质与功能，在药物控制释放材料、智能传感器和生命医疗器械表面修饰等领域具有潜在的应用价值。一方面，虽然前人对高分子集体行为的研究能够直接揭示材料功能与性质，但对单个高分子链的考察更将有助于理解高分子响应行为的微观起源。另一方面，理解水溶液中合成高分子的构象变化/转变与微观响应将帮助理解蛋白质折叠/打开、DNA链凝聚等基本的生命过程。　　 本论文使用具有单分子灵敏度的荧光关联光谱方法(FCS)，以两种水环境中的响应型高分子为对象，研究极稀水溶液中高分子单链的构象变化过程。研究内容包括如下方面:　　 (1)折射率不匹配存在时FCS实验条件的确定与优化。在各种复杂体系的FCS研究中样品折射率与物镜的不匹配容易影响FCS测试的准确性。以荧光纳米颗粒为标准物，结合动态光散射法，发现折射率不匹配显著影响FCS的观察体积。提出了简单易行的解决办法，校准了荧光标准物的扩散系数，更正了以前的报道结果。此校准保证了FCS测量的准确性。　　 (2)使用标度分析法研究了混致不溶过程中PNIPAM的线团-塌缩球构象变化。合成了5个聚合度、分子量分布窄、荧光标记的PNIPAM样品。采用FCS方法研究水-乙醇-聚（N-异丙基丙烯酰胺）(PNIPAM)混致不溶体系中PNIPAM单链尺寸对聚合度的标度指数，发现随着混合溶剂组分的变化，标度指数从良溶剂状态的0.57下降到到(⊙)状态的0.5再到不良溶剂状态的0.32，证明观察到了理论预测的无规线团、无扰线团和塌缩球这三种高分子链构象;成功地从单分子水平上观察到不良溶剂中高分子链尺寸的标度律。标度指数的变化证明了混致不溶过程中高分子链的回归型线团-塌缩球-线团构象变化，这是一种全新的研究构象变化的方法。　　 (3)混致不溶过程中PNIPAM单链的构象变化及其标度律给混致不溶的机理提供了新信息。发现了在混致不溶过程中PNIPAM具有强烈非对称的回归型构象变化特征，表明乙醇分子比水分子更强烈地影响PNIPAM链构象，也印证了协同吸附-优先吸附理论模型。通过比较文献报道，发现此混致不溶体系没有聚合物浓度效应，进一步排除了聚合物诱导形成溶剂复合体的机理假说。PNIPAM单链在水-乙醇中的回归张开过程不是先前文献中所认为的一级构象转变，同时说明PNIPAM的响应灵敏度在改变，这有助于设计响应行为可调的智能材料。　　 (4)水溶液中两性离子聚合物(聚甜菜碱，PSBMA)单链构象的盐响应行为。考察了从无盐到高盐浓度的整个盐浓度窗口内PSBMA单链构象的变化。发现了随着盐浓度的增加，PSBMA分子链逐渐张开这一单分子水平上的反聚电解质行为，说明离子的静电屏蔽作用导致的偶极-偶极作用的减弱;考察了外加有机小分子甜菜碱内盐对聚甜菜碱的效应，发现链段间的偶极-偶极吸引被替代而导致单链逐渐张开的现象;发现外加无机盐总是比外加内盐更有效地使PSBMA链张开。PSBMA水溶液的相图解释了极稀溶液中单链的弱塌缩。