Ученые научились создавать устройства из «кисти» самоорганизующихся сополимеров
 Сравнение обычных линейных сополимеров и предложенных учеными "кистей" блок-сополимеров. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Известно, что самоорганизующиеся блок-сополимеры могут использоваться для создания строго предопределенных периодических наношаблонов. К сожалению, до сих пор большая часть исследований в этой области была сосредоточена на постоянно сокращающихся размерах подобных структур (на сегодняшний день наименьшая структура имеет размеры порядка 3 нм). Однако есть сотни приложений, где гораздо важнее более масштабные конструкции. Проблема в том, что для производства таких крупногабаритных объектов приходится использовать сополимеры с гораздо большим молекулярным весом. Такой подход не устраивает ученых, поскольку в этом случае полимерам требуется слишком длительное время для завершения процесса самосборки (по сравнению с более легкими аналогами).
Хотя целый ряд научных групп старался сократить время самосборки этих «тяжелых» полимеров, к примеру, с помощью их обработки CO2 при высоких температурах, результаты их работы нельзя назвать успешными. Но, согласно последним экспериментам ученых из University of Massachusetts, California Institute of Technology (США), Yonsei University и Samsung (Южная Корея), так называемые «кисти» самоорганизующихся блок-сополимеров могли бы решить проблему.
Благодаря явлению, известному как стерические препятствия между боковыми цепями (за счет которого отдельные «нити» упомянутой кисти отделяются друг от друга), блок-сополимеры с высоким молекулярным весом проходят этап самосборки гораздо быстрее, нежели обычные линейные сополимеры (с тем же молекулярным весом). В ходе своих экспериментов команда обнаружила, что даже блок-сополимеры со сверхвысоким молекулярным весом достаточно быстро самоорганизуются в хорошо упорядоченные разделенные структуры сравнительно большого размера (около десятой доли микрона). Кроме того, они выяснили, что характерные размеры структуры зависят от молекулярной массы основной цепи, т.е. они могут быть изменены по желанию за счет выбора различных блок-сополимеров.
В рамках своей работы исследователи также отметили, что пластинчатые микродомены, образованные «кистями» блок-сополимеров, перпендикулярны подложке. Кроме того, их поверхность может быть любым образом модифицирована. Таким образом, подобные структуры могут использоваться в качестве шаблонов (своеобразных «строительных лесов») для изготовления электронных устройств на любой гибкой или жесткой поверхности (причем, как прозрачной, так и не прозрачной). Такие шаблоны потенциально подходят для изготовления поляризаторов и фотонных материалов с запрещенными зонами для видимого, ультрафиолетового и даже инфракрасного света.
Как отмечают исследователи, компания Samsung, участвовавшая в работе, уже заинтересовалась разработкой с коммерческой точки зрения. В ближайшее время научная группа планирует углубить количественное понимание подобных периодических систем, особенностями которых можно легко манипулировать. Кроме того, есть ряд актуальных фундаментальных вопросов, касающихся упаковки полимерных цепей, на которые необходимо ответить уже в ближайшем будущем.
Подробные результаты работы ученых опубликованы в журнале ACS Nano.
Также по теме:
- Предложен способ повысить доверие к самосборным нанообъектам
- Самоорганизующиеся покрытия становятся натуральными
- Дополнительные молекулы позволяют строить сложные трехмерные наноструктуры
- Методики нанолитографии развиваются благодаря магнитному полю
- Изобретен простой метод производства полевых транзисторов из нанотрубок
Источники: