- 蘇州大學(xué)張正彪團(tuán)隊(duì)：單一分子量類聚烯烴-聚酯嵌段共聚物自組裝行為的定量研究
- 發(fā)布日期：2023-12-14
蘇州大學(xué)張正彪教授團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一類單一分子量類聚烯烴/聚酯嵌段共聚物體系。通過精準(zhǔn)的化學(xué)結(jié)構(gòu)調(diào)控，解決了嵌段共聚物導(dǎo)向自組裝中高相分離驅(qū)動力和表面能差異大的矛盾，實(shí)現(xiàn)了高χ值和平衡表面能的融合。所合成的嵌段共聚物經(jīng)過簡單的熱處理即可形成垂直基底排布的sub-5 nm納米圖案，是為數(shù)不多能夠兼具高χ值和平衡表面能的嵌段共聚物體系，為嵌段共聚物導(dǎo)向自組裝材料的開發(fā)提供了重要的研究思路。
嵌段共聚物導(dǎo)向自組裝不受傳統(tǒng)光學(xué)衍射極限的限制，而且具有高分辨率、低成本和高通量等優(yōu)勢，受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。近年來，為了實(shí)現(xiàn)更高圖形分辨率（<5 nm），高χ低N（χ：Flory-Huggins parameter；N：total number of segments）嵌段共聚物成為研究熱點(diǎn)。高χ值嵌段共聚物可以提供更小的特征尺寸（<10 nm），然而嵌段間較大的表面能差異，使其難以自發(fā)形成垂直基底排布的納米圖案。為了獲得垂直取向圖案，圖形轉(zhuǎn)移過程往往需要借助其他技術(shù)手段，這極大地增加了后續(xù)工藝的復(fù)雜程度和制造成本。迄今為止，兼具高χ值和平衡表面能的嵌段共聚物仍然少見報道。
近日，蘇州大學(xué)張正彪教授團(tuán)隊(duì)面向先進(jìn)制程芯片的重大需求，基于團(tuán)隊(duì)在高分子精準(zhǔn)合成領(lǐng)域的長期積累，成功開發(fā)了單一分子量類聚烯烴/聚酯嵌段共聚物體系。首先，作者通過構(gòu)建迭代指數(shù)增長策略，批量合成了具有精確鏈長的單一分子量遙爪類聚烯烴、聚乳酸和聚苯基乳酸嵌段；利用高效的偶聯(lián)反應(yīng)，分別制備了鏈長一致、組成精確的類聚烯烴-聚乳酸和類聚烯烴-聚苯基乳酸兩種單一分子量嵌段共聚物。其精確的化學(xué)結(jié)構(gòu)排除了分子量分布、組成等分子參數(shù)的干擾，為本體及薄膜自組裝行為的定量研究提供了理想的分子模型。
相關(guān)成果近期在線發(fā)表于Science China Chemistry。蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部研究生劉雨欣為第一作者，張正彪為通訊作者；該工作得到了華南理工大學(xué)董學(xué)會教授的大力支持和幫助，譚睿博士和董學(xué)會教授為共同通訊作者。
詳見：Yuxin Liu, Rui Tan, Haibing Wu, Xue-Hui Dong & Zhengbiao Zhang. Quantitative understanding of phase segregation behaviors by precisely building discrete oligo-ester-b-oligo-olefin block copolymers. Sci. China Chem., 2023, doi: 10.1007/s11426-023-1805-2
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