Fabrication de nanomotifs ordonnés à l'aide d'un copolymère tribloc ABC avec du sel dans du toluène

Contexte

Récemment, les hybrides ion/bloc copolymères (BCP) sont devenus des matériaux très attractifs en raison de leur flexibilité, stabilité de processus, capacité d'auto-assemblage et nouvelles caractéristiques des composants inorganiques telles que les propriétés électroniques, magnétiques et optiques [1,2,3]. Spatz et ses collègues ont créé des substrats de silice fondue avec des nanopiliers des deux côtés avec une transmittance de 99,8 % et une réflectance de 0,02 %, ce qui a été utile pour de nombreuses applications laser [4]. Noir et al. ont fabriqué des nanotextures de silicium densément emballées avec des tailles de caractéristiques inférieures à 50 nm par auto-assemblage de copolymères séquencés pour améliorer l'antireflet à large bande des cellules solaires [5]. Morris et al. a fabriqué un réseau de nanofils de Si par auto-assemblage de copolymère séquencé avec LiCl, qui a montré l'application possible dans le domaine de la photonique et de la photoluminescence [6].

Par rapport aux copolymères diblocs (diBCP), les copolymères triblocs ABC (triBCP) peuvent s'assembler en de nouvelles morphologies telles que des réseaux périodiques de sphères et de cylindres à noyau/enveloppe, des réseaux tétragonaux de cylindres et des mésophases ordonnées bicontinues et tricontinues [7,8,9,10 ,11,12,13,14,15]. Cependant, les hybrides ion/triBCPs sont rarement rapportés [16]. Pour explorer davantage les nouvelles propriétés des triBCP ABC et développer davantage d'exigences de performance, il est nécessaire d'étudier les hybrides ion/triBCPs.

L'ajout de sels dans les BCP est l'un des moyens efficaces pour obtenir des nanomotifs ordonnés. Les chercheurs ont découvert que l'oxyde de polyéthylène (PEO) [17,18,19], le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) [20], le poly(ε-caprolactone) (PCL) [21] ou la polyvinylpyridine (PVP) [22, 23] sont blocs dissolvant les ions, et le polystyrène (PS) [24] est un bloc non conducteur. Wang et ses collaborateurs ont suggéré que la sélection des ions métalliques aux blocs était principalement due à la grande énergie de solvatation lorsque les sels de lithium s'associent aux domaines polaires PEO, conduisant à une forte augmentation de la force de ségrégation effective avec la charge de sel de lithium [25, 26].

Dans les expériences précédentes [6, 17, 27], les co-solvants pour les sels sont fréquemment utilisés en raison de la solubilité des sels et de l'efficacité de la coordination entre les sels et les BCP. Russell et al. agité en continu après le mélange de LiCl dans le tétrahydrofurane (THF) et le polystyrène-bloc -poly(méthacrylate de méthyle) (PS-b -PMMA) solution de toluène avec un chauffage modéré jusqu'à ce que la plupart du THF soit évaporé et que les solutions deviennent limpides. Et ils ont passé beaucoup de temps (environ 24 h) sur l'agitation et le post-traitement (recuit à la vapeur de solvant et recuit thermique) pour obtenir une nanostructure ordonnée à séparation de microphases [17, 28].

Ici, nous avons démontré une approche simple et pratique pour générer divers nanomotifs ordonnés d'hybrides ion/triBCPs par la méthode de revêtement par centrifugation sans aucun autre traitement. Variations morphologiques et structurelles du PS-b -P2VP-b -Des films minces de PEO avec différentes concentrations de sel ont été examinés en ajustant divers paramètres de traitement. Ce travail a indiqué que la coordination entre PS-b -P2VP-b -Le PEO et le LiCl-toluène pourraient être accélérés par un traitement aux ultrasons pour la fabrication de nanomotifs ordonnés.

Méthodes

Matériaux

Copolymère tribloc polystyrène-bloc -poly(2-vinylpyridine)-bloc -poly(oxyde d'éthylène)(PS- b -P2VP-b -PEO, 45 000 g/mol, 16 000 g/mol, 8 500 g/mol, M_w /M_n =1,05) a été acheté auprès de Polymer Source Inc. et utilisé sans autre purification dans cette étude. Le chlorure de lithium anhydre (LiCl, 95%+, AR) a été acheté auprès de l'usine de réactifs chimiques Tianjin Fuchen. Le toluène (99 + %), l'éthanol et le N,N-diméthylformamide (DMF, qualité analytique) ont été achetés auprès de Tianjin Damao Chemical Co. Ltd. La plaquette de silicium (Si) a été achetée auprès de l'Institut de recherche No.46 de China Electronics Technology Group Corporation. (CETC).

Préparation de l'échantillon

Les plaquettes de Si ont été nettoyées dans du DMF, de l'éthanol et de l'eau déminéralisée sous ultrasons pendant 30 minutes à température ambiante, respectivement. 0,1 % en poids PS-b -P2VP-b La solution de toluène -PEO a été agitée pendant 24 h à température ambiante. Et LiCl a été dispersé dans du toluène par ultrasons pendant 30 min à température ambiante. Ensuite, divers volumes de solution de toluène LiCl ont été immédiatement ajoutés au PS-b -P2VP-b -Solutions micellaires PEO. Ces mélanges ont été traités de différentes manières pour déclencher une complexation entre Li ⁺ ions et chaînes polymères. Les solutions résultantes ont été déposées par centrifugation immédiatement sur le substrat à 3000 tr/min pendant 1 min après filtration. Enfin, les films ont été séchés sous azote à température ambiante pour éliminer le solvant résiduel.

Caractérisation

Microscope à force atomique (AFM) en mode SCANASYST-AIR (Nanoscope-V Multimode 8, Bruker Inc., Allemagne) en utilisant un cantilever en silicium (constante du ressort 5 N/m et fréquence de résonance ~ 150 kHz, Budget Sensors, Bulgarie Ltd.) a été utilisé pour étudier les caractéristiques morphologiques de PS-b -P2VP-b -Films minces PEO. La mesure par microscopie électronique à transmission à haute résolution (HRTEM) a été réalisée sur un JEM-2100HR (JEOL, Japon) fonctionnant à une tension d'accélération de 200 kV. Des échantillons de film pour MET ont été préparés sur des grilles de cuivre recouvertes de carbone. Ces échantillons ont été exposés à I₂ vapeur pendant une certaine période de temps. Les spectres infrarouges à transformée de Fourier (FT-IR) ont été enregistrés avec un spectrophotomètre Nicolet 6700 (Thermo, USA) dans la plage de 4000 à 400 cm ⁻¹ avec plaques KBr. Les spectres ultraviolet-visible (UV-vis) ont été obtenus sur un spectrophotomètre UV-2450 (Shimadzu, Japon). Des mesures de spectroscopie photoélectronique aux rayons X (XPS) ont été effectuées sur ESCALAB 250 (Thermo, USA) avec excitation Al Ka.

Résultats et discussion

Morphologie du PS pur-b -P2VP-b -Film mince PEO

Lorsqu'une solution de toluène à 0,1 % en poids de PS-b-P2VP-b-PEO a été agitée pendant 24 h et appliquée par centrifugation sur une plaquette de silicium, des motifs nanoporeux ont pu être observés sur la figure 1. La taille moyenne des nanopores était d'environ 22 nm.

Images de hauteur AFM de PS-b -P2VP-b -Films PEO revêtus par centrifugation à partir de 0,1 % en poids de PS-b -P2VP-b -Solution de toluène PEO

Dispersion de LiCl dans le toluène

Les dispersions de LiCl dans le toluène avec différents temps de vieillissement sont illustrées à la figure 2. Le toluène n'était pas un bon solvant pour LiCl. Ainsi, une suspension à l'état instable a pu être observée après traitement aux ultrasons (Fig. 2a). Il a été remarqué que peu de phénomène de sédimentation était observé lorsque le temps de vieillissement était de 5 min (Fig. 2d). Par conséquent, la suspension préparée doit être utilisée immédiatement après le traitement aux ultrasons.

Dispersion de LiCl dans le toluène après traitement aux ultrasons sans et avec des temps de vieillissement différents :(a ) sans temps de vieillissement, (b ) 1 min, (c ) 3 minutes, (d ) 5 minutes

Effet des méthodes pour déclencher la coordination entre les chaînes LiCl et polymères

Généralement, une agitation et un post-traitement sont nécessaires pour une solution polymère contenant des sels métalliques afin de déclencher la coordination entre les sels et les chaînes polymères pour la fabrication de nanostructures ordonnées, ce qui prend beaucoup de temps [22, 28]. Et les ultrasons sont le moyen simple d'accélérer la coordination entre les ions métalliques et le copolymère séquencé [29,30,31]. Afin de démontrer l'avantage du traitement par ultrasons dans ce travail, différentes méthodes ont été utilisées après le mélange de LiCl-toluène et de solution de copolymère tribloc lorsque le rapport molaire de Li ⁺ ions au nombre total d'atomes d'oxygène (O) dans le bloc PEO et les atomes d'azote (N) étaient de 1:32,2 ([Li ⁺ ] :[O + N] = 1:32,2). Lorsque la solution mélangée a été agitée (1 500 tr/min) pendant 30 minutes à température ambiante, puis appliquée par centrifugation sur le substrat, aucune structure ordonnée distincte n'a été observée sur la figure 3a. Lorsque la solution mélangée a été agitée à 1500 tr/min pendant 30 minutes à 75 °C, puis appliquée par centrifugation sur le substrat, des microdomaines cylindriques désordonnés sont apparus sur la figure 3b. Lorsque la solution mélangée a été placée dans un nettoyeur à ultrasons pendant 30 minutes à température ambiante, un nanomotif séparé en microphases avec un microdomaine cylindrique a été obtenu évidemment sur la figure 3c après le revêtement par centrifugation. L'énergie fournie par les ondes sonores a pu perturber les plus gros agrégats des micelles. Et les ondes sonores pourraient encore augmenter le taux de diffusion des ions métalliques dans la solution, donc la charge de Li ⁺ On s'attendait à ce que les ions dans les micelles se produisent beaucoup plus rapidement que la méthode d'agitation conventionnelle. Ce résultat a indiqué que le traitement par ultrasons était une méthode utile pour améliorer l'efficacité de la coordination entre Li ⁺ ions et chaînes polymères.

Images de hauteur AFM de PS-b -P2VP-b -Films PEO revêtus par centrifugation à partir d'une solution de 0,1 % en poids de toluène avec différentes méthodes après l'ajout de LiCl-toluène lorsque le rapport molaire de Li ⁺ ions au nombre total d'atomes d'oxygène (O) dans le bloc PEO et les atomes d'azote (N) est de 1:32,2 :(a ) 1500 tr/min en remuant pendant 30 min à température ambiante, (b ) 1500 tr/min d'agitation pendant 30 min à 75 °C, (c ) traitement aux ultrasons pendant 30 min à température ambiante

Effet de l'échelle de temps

Afin d'étudier l'échelle de temps du traitement par ultrasons, la solution mélangée ([Li ⁺ ]:[O + N] = 1:32.2) a été placé dans des nettoyeurs à ultrasons pendant plusieurs durées avant le revêtement par centrifugation. Lorsque le temps était de 7,5 min (Fig. 4a), la morphologie nanoporeuse était similaire au film de la Fig. 1. Par rapport au film de la Fig. 1, le nombre et la taille moyenne des nanopores ont diminué, ce qui indique que Li ⁺ les ions ont commencé à se charger dans PS-b -P2VP-b -Chaînes polymères PEO après 7,5 min. Le Li ⁺ les ions chargés dans les chaînes polymères augmenteraient avec le temps. Des parties de nanopores ont été connectées lorsque le temps est passé à 15 min (Fig. 4b). Lorsque le temps était de 22,5 min, le nanomotif présentait une coexistence de nanobandes et de cylindres (Fig. 4c). Lorsque le temps a été prolongé à 30 min, une séparation des microphases avec des microdomaines cylindriques s'est produite de manière évidente (Fig. 3c). Au fur et à mesure que le temps s'étendait à 37,5 min, la coexistence de nanobandes et de microdomaines cylindriques est réapparue (Fig. 4d). D'après les résultats ci-dessus, lorsque le temps était inférieur à 30 min, la complexation entre Li ⁺ ions et PS-b -P2VP-b -PEO a été accéléré par traitement aux ultrasons de sorte que de plus en plus de Li ⁺ les ions ont été coordonnés avec PS-b -P2VP-b -PEO, entraînant la transition du nanomotif d'un réseau nanoporeux à un réseau cylindrique. Lorsque le temps était supérieur à 30 minutes, l'énergie fournie par les ondes sonores rompait la coordination de Li ⁺ des ions et des chaînes polymères de sorte que le nanomotif désordonné a été trouvé à la place du réseau cylindrique. Par conséquent, le temps de traitement par ultrasons doit être contrôlé dans une plage appropriée pour obtenir un nanomotif évident à séparation de microphases.

Images de hauteur AFM de PS-b -P2VP-b -Films PEO revêtus par centrifugation à partir d'une solution de 0,1 % en poids de polymère-LiCl toluène avec diverses échelles de temps de traitement par ultrasons lorsque le rapport molaire de Li ⁺ ions au nombre total d'atomes d'oxygène (O) dans le bloc PEO et les atomes d'azote (N) est de 1:32,2 :(a ) 7,5 min, (b ) 15 min, (c ) 22,5 min, (d ) 37,5 minutes

Effet du contenu LiCl dans PS-b -P2VP-b -Films minces PEO

L'ajout de LiCl a des effets significatifs sur la morphologie puisque Li ⁺ les ions pourraient être chargés dans les blocs P2VP et PEO [17,18,19, 22, 23]. Et le rapport molaire ([Li ⁺ ] :[O + N]) était variée dans notre travail (Fig. 5).

Images de hauteur AFM de PS-b -P2VP-b -Films PEO revêtus par centrifugation à partir d'une solution de 0,1 % en poids de polymère-LiCl dans le toluène avec divers rapports molaires de Li ^​+ des ions aux fragments d'oxyde d'éthylène et aux groupes pyridine :(a ) 1:40.25, (b ) 1:24.15, (c ) 1:16.1, (d ) 1:8.05

Lorsque le rapport molaire était de 1:40,25, le nanomotif de rayures a été obtenu (Fig. 5a). Lorsque le rapport molaire a diminué à 1:32,2, un nanomotif avec des microdomaines cylindriques a pu être observé sur la figure 3c. Comme le rapport molaire était de 1:24,15, de nombreux nanopores étaient connectés pour montrer la tendance de la transformation du motif des nanopores en nanorayures (Fig. 5b). Lorsque le rapport molaire était de 1:16,1, les nanopores désordonnés deviennent la morphologie globale (Fig. 5c). La taille moyenne des trous était plus grande que celle du film sur la figure 1. Alors que le rapport molaire diminuait encore à 1:8,05, quelques nanopaores ont été observés sur la figure 5d. Le diamètre moyen de ces pores était supérieur à 40 nm. D'après les résultats ci-dessus, une transition ordre à désordre a été montrée sur la figure 5 en contrôlant l'ajout de LiCl dans les hybrides ion/polymère. Le changement de LiCl chargé dans les chaînes polymères était la raison de la transition morphologique. La charge de LiCl dans les chaînes polymères augmente avec la diminution du rapport molaire ([Li ⁺ ] :[O + N]), conduisant aux différents comportements de phase du PS-b -P2VP-b - Hybrides PEO/LiCl. Et les arrangements ordonnés de PS-b -P2VP-b -Des hybrides PEO/LiCl se sont formés avec la quantité critique de LiCl chargée.

Emplacement des microdomaines de trois blocs dans PS-b -P2VP-b -Films minces PEO

Afin d'explorer l'emplacement du microdomaine des trois blocs dans PS-b -P2VP-b -Film mince PEO dans différentes conditions, ces échantillons ont été exposés à I₂ vapeur pendant une certaine période avant la mesure TEM.

Le PS-b -P2VP-b -Le film mince de PEO sans LiCl présentait un réseau d'anneaux noirs après la coloration sélective des blocs P2VP, indiquant que la périphérie du trou correspondait aux blocs P2VP (Fig. 6a). Ainsi, le reste du trou doit correspondre aux blocs PEO. La matrice continue était des blocs PS. Le diamètre extérieur moyen des anneaux noirs était d'environ 21 nm et le diamètre intérieur moyen des anneaux noirs était d'environ 16 nm.

Images MET du PS-b -P2VP-b -PEO film après I₂ coloration avec et sans LiCl :(a ) sans LiCl, (b ) avec LiCl-toluène et le rapport molaire de LiCl aux fragments d'oxyde d'éthylène et aux groupes pyridine était de 1:40,25, (c ) avec LiCl-toluène et le rapport molaire de LiCl aux fragments d'oxyde d'éthylène et aux groupes pyridine était de 1:32,2

Lorsque le rapport molaire ([Li ⁺ ] :[O + N]) était de 1:40,25 après I₂ coloration sélective, le nanomotif de rayures a été obtenu (Fig. 6b). Les régions brillantes des sphères étaient déprimées dans une structure striée. Les régions claires étaient des blocs PEO et le reste des bandes étaient des microdomaines P2VP. Par conséquent, la matrice continue était constituée de blocs PS. Des particules sombres distinctes (de LiOH vraisemblablement) ont été observées dans les domaines P2VP [32]. Le diamètre moyen des domaines PEO était d'environ 17 nm, ce qui était similaire à la taille moyenne des domaines des blocs PEO de la figure 6a. Et les domaines P2VP se sont transformés des anneaux noirs en rayures. Ce résultat indique que la plupart des Li ⁺ les ions étaient préférentiellement coordonnés avec les blocs P2VP lorsque le rapport molaire était de 1:40,25.

Lorsque le rapport molaire ([Li ⁺ ] :[O + N]) a diminué à 1:32,2, un ensemble d'anneaux noirs a également pu être observé (Fig. 6c) après I₂ coloration sélective. Les anneaux sombres étaient des microdomaines P2VP et les régions claires étaient des blocs PEO. La matrice continue était des blocs PS. Le diamètre extérieur moyen des anneaux noirs était d'environ 32 nm et le diamètre intérieur moyen des anneaux noirs était d'environ 26 nm. Il a été démontré que les domaines cylindriques de la figure 3c étaient une structure cœur-coquille. L'enveloppe extérieure était constituée de blocs P2VP et le noyau était constitué de blocs PEO. Par rapport au film de la figure 6a, les microdomaines de PEO étaient manifestement gonflés et les domaines de P2VP ont légèrement augmenté. Par rapport au film de la Fig. 6b, ce résultat indique que plus de Li ⁺ les ions ont été coordonnés avec des blocs PEO avec plus de LiCl dans un film mince PS-b-P2VP-b-PEO.

La différence de la Fig. 6b, c peut être expliquée comme le montre la Fig. 7. En raison de la sélectivité du toluène pour trois blocs, la nanostructure de PS-b -P2VP-b -Les micelles de PEO dans le toluène avaient une structure cœur-coquille. Considérant la séquence des trois blocs dans PS-b -P2VP-b -PEO, les blocs PS étaient l'enveloppe extérieure. La coque interne était le domaine P2VP et le noyau était constitué de blocs PEO. Lorsque le rapport molaire ([Li ⁺ ]:[O + N]) était de 1:40,25, le Li ⁺ Les ions étaient principalement concentrés sur la coque interne des blocs P2VP en raison de la teneur limitée en LiCl et de la résistance de la coque interne P2VP. En conséquence, seuls quelques Li ⁺ les ions ont été coordonnés avec les microdomaines PEO. Lorsque le rapport molaire ([Li ⁺ ]:[O + N]) était de 1:32,2, le paramètre d'interaction de Li ⁺ et les blocs PEO ont effectivement augmenté en raison de l'augmentation de LiCl-toluène, entraînant un gonflement évident des domaines PEO [32,33,34,35,36].

Illustration schématique de la fabrication du PS-b -P2VP-b -Nanomotif PEO avec et sans Li ⁺ ions

Analyse des interactions concurrentielles de Li ⁺ ions avec blocs PEO et P2VP

Il est à noter que les interactions concurrentielles de Li ⁺ des ions avec les blocs PEO et P2VP existent dans PS-b -P2VP-b - Hybrides PEO/LiCl [3]. L'interaction entre le Li ⁺ et les blocs PEO ont été caractérisés par FT-IR (Fig. 8a). Le paramètre de I _un /Je _f , qui était le rapport de l'intensité du pic correspondant au C-O-C associé à l'intensité du pic du C-O-C libre, a été utilisé pour évaluer la coordination entre le Li ⁺ et les blocs PEO (tableau 1) [37, 38]. La vibration d'étirement C-O-C est passée de 1124 à 1111 cm ⁻¹ . La valeur de I _un /Je _f augmenté avec l'augmentation du LiCl dopé, indiquant que le chargement de Li ⁺ les ions dans les blocs PEO augmentaient lorsque le rapport molaire ([Li ⁺ ] :[O + N]) est passé de 1:40.25 à 1:8.05.

(un ) Spectres FT-IR de PS-b pur -P2VP-b -PEO film mince et le film mince avec LiCl-toluène ; (b ) Spectres UV-vis du PS-b pur -P2VP-b -PEO film mince ; (c ) Spectres UV-vis de PS-b -P2VP-b -Film mince PEO avec LiCl-toluène

Les spectres UV-vis de divers PS-b -P2VP-b -Les films minces de PEO sont illustrés sur la figure 8b, c. Le pic d'absorption à 262 nm a été attribué aux groupes pyridine et aux groupes phényle du PS-b -P2VP-b -PEO [39]. Sur la base de l'étude précédente [24], le changement évident de l'intensité a été attribué à la coordination entre Li ⁺ des ions et des groupes pyridine. Les intensités du pic d'absorption à 262 nm avec différents échantillons ont été résumées dans le tableau 2. Les intensités du pic d'absorption à 262 nm pour PS-b -P2VP-b -Les films minces de PEO avec LiCl (Fig. 8c) étaient plus faibles que le film pur (Fig. 8b). Lorsque le rapport molaire ([Li ⁺ ]:[O + N]) était de 1:40,25, 1:24,15, 1:16.1 et 1:8.05, l'intensité du pic d'absorption à 262 nm diminuait avec l'augmentation de l'ajout de LiCl (Fig. 8c), indiquant que de plus en plus Li ⁺ les ions ont été coordonnés avec les blocs P2VP et les blocs PEO. Cependant, lorsque le rapport molaire ([Li ⁺ ]:[O+N]) était de 1:32,2, le pic d'absorption à 262 nm était plus fort que le rapport molaire 1:40,25. La raison devrait être que la plupart des ions Li+ étaient chargés dans des blocs PEO mais pas dans des blocs P2VP lorsque le rapport molaire était d'environ 1:32,2, et le moins de LiCl était chargé dans des blocs P2VP à ce rapport molaire ([Li ⁺ ] :[O + N] = 1:32,2) par rapport à d'autres films minces avec LiCl.

Le PS-b -P2VP-b -Films minces PEO sans et avec LiCl-toluène ([Li ⁺ ]:[O + N] = 1:32.2) ont été analysés par spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) (Figs. 9 et 10). Spectres de relevé XPS (Fig. 9) de PS-b -P2VP-b -PEO avec LiCl a confirmé la présence de C, O, N, Li et Cl. L'énergie de liaison C1s dans les liaisons C-C était de 284,78 eV. L'énergie de liaison O1s de C-O-C dans le bloc PEO était de 533,08 eV et l'énergie de liaison N1 basée sur le bloc P2VP était de 399,48 eV. Le Cl2p est apparu à 198,28 eV et le Li1s à 55,88 eV. Spectres XPS haute résolution de l'énergie de liaison N1 et de l'énergie de liaison O1 dans PS-b -P2VP-b -PEO avec et sans LiCl ont été montrés dans les Fig. 10a, b. L'énergie de liaison N1 dans PS-b -P2VP-b -PEO sans LiCl était de 398,88 eV, mais l'énergie de liaison dans le film mince avec LiCl était de 399,48 eV. L'énergie de liaison O1s dans PS-b -P2VP-b -PEO sans LiCl était de 532,78 eV, mais l'énergie de liaison dans le film mince avec LiCl était de 533,08 eV. Ces changements dans l'énergie de liaison étaient des conséquences de l'effet de retrait d'électrons causé par la coordination entre Li ⁺ et PS-b -P2VP-b -PEO [40], validant la présence d'élément Li dans le film mince après Li ⁺ les ions ont été chargés. Ces résultats étaient essentiellement identiques aux résultats de la figure 8.

Spectres de relevé XPS du PS-b -P2VP-b -Film mince PEO avec LiCl-toluène

Spectres XPS haute résolution de (a ) l'énergie de liaison N1 et (b ) Énergie de liaison O1s dans PS-b -P2VP-b -PEO avec et sans LiCl-toluène

Conclusions

Dans cette étude, nous présentons une approche simple pour fabriquer des nanopatterns ordonnés d'hybrides de copolymères ion/tribloc sans post-traitement. Ce travail a démontré que le toluène pouvait être utilisé comme co-solvants pour LiCl en peu de temps. Une transition de l'ordre au trouble a été déclenchée en faisant varier l'ajout de LiCl-toluène avec un traitement aux ultrasons. Et des nanomotifs ordonnés séparés par microphase de réseau cylindrique et de rayures ont été obtenus. Le mécanisme de la transition morphologique était dû au LiCl chargé dans différents blocs de dissolution d'ions. Cette synthèse rapide pourrait stimuler les futures études d'hybrides de copolymères ion/tribloc en raison de l'avantage des ultrasons par rapport aux voies conventionnelles. De plus, cette approche a des applications potentielles dans le développement de dispositifs ultra-petits via des techniques telles que le transfert de motifs en raison de sa simplicité, de son efficacité et de son faible coût, notamment en ce qui concerne le temps de fabrication.

Abréviations

[Li ⁺ ] :[O + N] :

le rapport molaire de Li ⁺ ions au nombre total d'atomes d'oxygène (O) dans le bloc PEO et les atomes d'azote (N)

AFM :

Microscope à force atomique

CETC :

China Electronics Technology Group Corporation

diBCP :

copolymères diblocs

DMF :

N,N-Diméthylformamide

FT-IR :

Transformée de Fourier infrarouge

HRTEM :

Microscopie électronique à transmission haute résolution

LiCl :

chlorure de lithium

LiOH :

Hydroxyde de lithium

PCL :

poly(ε-caprolactone)

PMMA :

polyméthacrylate de méthyle

PS :

polystyrène

PS-b -P2VP-b -PEO :

polystyrène-bloc -poly(2-vinylpyridine)-bloc -poly(oxyde d'éthylène)

PVP :

polyvinylpyridine

triBCP :

copolymères triblocs

UV-vis :

Ultraviolet-visible

XPS :

Spectroscopie photoélectronique aux rayons X