Микрофазное расслоение в тонких пленках диблок-сополимеров

Введение

Сополимеры – это макромолекулы, полученные соединением ковалентными связями в длинную цепь мономеров различного химического строения. Например, природными сополимерами являются молекулы белков и нуклеиновых кислот. В блок-сополимерах звенья каждого сорта собраны в крупные блоки. Блок-сополимеры обычно получают при помощи анионной полимеризации на живых цепях, в ходе которой сначала выращивают блок одного типа с активным центром на конце, к которому в последствии присоединяются звенья другого типа. Молекулы блок-сополимеров могут иметь различную архитектуру, и число блоков. Наиболее простой, в этом отношении, является молекула линейного диблок-сополимера, состоящая как бы из двух различных линейных полимерных молекул, которые пришиты концами друг к другу.
Известно, что полимеры разных сортов плохо смешиваются [4]. Достаточно очень небольшого отталкивания звеньев, чтобы произошло разделение смеси на составные компоненты. В случае блок-сополимеров, макроскопическое расслоение невозможно, из-за того, что цепи различной природы сшиты химической связью. В такой системе происходит микрофазное расслоение – расслоение на масштабах длин блоков. В результате в растворе или расплаве блок-сополимера образуется периодическая доменная структура, тип и период которой зависят от строения и состава блок-сополимера. Самая простая система, в которой реализуется этот эффект – это расплав молекул диблок-сополимера. Микрофазное расслоение диблок-сополимеров хорошо изучено. Рассмотрение микрофазного расслоения традиционно проводится в приближении самосогласованного поля (этот подход предложил в 1976 г Гельфанд). В этом случае, поведение системы характеризуется тремя параметрами: степенью полимеризации , соотношением длин блоков и параметром Флори-Хаггинса , который описывает взаимодействие звеньев друг с другом.
(1)
Здесь , , - энергии контактов соответственно звено типа А/звено типа А, звено В/звено В и звено А/звено В. Положительные значения параметра...

Список литературы
[1] Kramarenko, E.Yu; Potemkin, I.I; Khokhlov, A.R; Winkler,R.G; Reineker, P. Surface micellar nanopatte
formation of adsorbed diblock copolymer systems. Macromolecules 1999, 32, 3495-3501.

[2] Potemkin, I.I.; Kramarenko, E.Yu; Khokhlov, A.R.; Winkler, R.G; Reineker, P.; Eibeck, P; Spatz, J.P; Moller, M. Nanopatte
of diblock copolymers selectively adsorbed on a plane surface. Langmuir 1999, 15,7290-7298.

[3] Potemkin, I.I.; Moller, M. Microphase separation in ultrathin films of diblock copolymers with variable stickiness of one of the blocks to the surface. Macromolecules 2005, 38, 2999-3006.

[4] Гросберг, А.Ю; Хохлов, А.Р. Статистическая физика макромолекул. Наука, 1989.

[5] Семёнов, А.Н. К теории микрофазного расслоения в расплавах блок-сополимеров. ЖЭТФ 1985, 88, 1242-1256.

[6] Leibler, L. Theory of microphase separation in block copolymers. Macromolecules 1980 , 13, 1602-1617.

[7] Gates, B.D; Xu, Q.; Stewart, M.; Ryan, D.; Willson, C.G.; Whitesides, G.M. New approaches to nanofabrication: molding, printing and other techniques. Chem. Rev. 2005, 105, 1171-1196.

[8] Kumar, N.; Hahm, J. Nanoscale protein patte
ing using self-assembled diblock copolymers. Langmuir 2005, 21, 6652-6655.

[9] Whitesides, G.M. The ‘right’ size in nanobiotechnology. Nature biotechnology 2003, №10, 21,1161-1165.

[10] Kida, K.; Hirota, K.; Tajuma, K.; Hashimoto, K. Photocatalytic printing of nanostructures on TiO2 using diblock copolymer. Chem. Mater. 2006, 18, 1386-1389.

[11] Spatz, J.P; Einbeck, P.; Mossmer, S.; Moller, M.; Kramarenko, E.Yu.; Khalatur, P.G.; Potemkin, I.I.; Khokhlov A.R.; Winkler,R.G; Reineker, P. Order-disorder transition in surface-induced nanopatte
of diblock copolymer films. Macromolecules 2000, 33, 150-157.

[12] Bates, F. S; Fredrickson, G.H. Block copolymers thermodynamics: theory and experiment. Annu. Rev. Phys. Chem. 1990, 41, 525-557.

[13] Bates, F. S; Fredrickson, G.H. Block copolymers – designer soft materials. Physics...