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朱亮亮课题组实现嵌端共聚物磁铁控制的定向自组装

发布时间:2019-01-25 

 

嵌段共聚物长期以来都是有机/高分子材料和纳米技术方面的研究热点。嵌段共聚物通过自组装形成多种纳米尺度上的有序结构,这种有序结构在纳米光刻、纳米图案以及模板化技术方面有着重要的应用价值。然而,嵌段共聚物在自组装过程中往往会存在缺陷,很难保证获取长程有序的相分离结构。针对这个问题,人们尝试通过外加手段来控制嵌段共聚物自组装的长程有序排列。在这些众多手段中,相比于基底刻蚀、电极化诱导、模板法等控制手段,磁场诱导具有可定向性且不与物质发生直接接触等优点。

近日,复旦大学朱亮亮课题组实现磁铁控制(0.35 T)的定向可控自组装,从而大幅度降低对大型高功率电磁设备(5 ~ 6 T)的依赖和成本,有助于推动有关聚合物纳米技术的发展。通过静电力作用与三价铁络合的方法实现顺磁性嵌段共聚物的合成,该聚合物具有很高的磁响应性,在磁铁的磁力作用下的诱导自组装,能够获得在不同磁力方向和不同溶剂蒸气压作用下的长程有序的相分离结构。由于这种静电力作用具有可逆性,三价铁可以被洗脱并且保持原有的相分离状态,能够为后续功能化提供模板效应。

 

图1. 顺磁性嵌段共聚物的磁铁控制的定向自组装。

图2. 无磁力作用下的自组装形貌

呈无规的分相结构; (b) 在磁铁磁力水平于基底作用下,嵌段共聚物沿磁力方向运动,自组装结构为高度有序单向平行排列; (d) 在磁铁磁力垂直于基底作用下,分子链自组装排列形成相互独立的圆柱状分相结构; (c) 磁铁磁力与基底呈45度角时候产生两个方向排列的混合。

这一成果近期发表在材料学期刊Small上,论文的第一作者为博士生岳兵兵。相关工作也申请了发明专利(CN201810592821.7)。朱亮亮课题组致力于可调控式功能材料的研究,本次工作关于磁响应的研究也为课题组在探寻更多操控手段方面积累了经验。

       论文详见: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.201804572

复旦高材生

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