Самоорганизация в тонких пленках блок-сополимеров как основа для получения новых функциональных материалов
Курс посвящен изложению основ статистической теории тонких и сверхтонких пленок на основе диблок-сополимеров и гребнеобразных макромолекул. Он знакомит слушателей с последними достижениями в области исследования самоорганизации (самосборки) в расплавах, концентрированных растворах и тонких пленках диблок-сополимеров, теоретическими подходами для описания конформационного поведения гребнеобразных полимеров, адсорбированных на поверхности.
-
- Тонкие пленки на основе расплава симметричного диблок-сополимера. Приближение сильной сегрегации. Параллельная и перпендикулярная ориентация ламелей. Расчет периода параллельных и перпендикулярных ламелей. Построение диаграммы ориентаций ламелей. Анализ физических причин, ответственных за ориентацию ламелей. Знакомство с экспериментальными данными.
- Основные представления об экспериментальных методах получения тонких пленок. Физические основы термического отжига и отжига в парах растворителей при доведении пленок до равновесного состояния. Набухание ламелярных структур в неселективном растворителе. Расчет коэффициента поверхностного натяжения и периода набухших ламелей в приближении однородного распределения растворителя.
- Неоднородное распределение неселективного растворителя в ламелярных системах. Деформация ламелей и сопутствующие эффекты (перераспределение растворителя в деформированных ламелях).
- Кинетика набухание тонких ламелярных пленок в неселективном растворителе в зависимости от их ориентации. Изучения влияние растворителя на толщину ламелей и связанные с изменением толщины ламелей эффекты.
- Тонкие пленки блок-сополимеров на основе асимметричного сополимера. Оптимальные условия ориентации цилиндрических нанодоменов при испарении растворителя.
- Сверхтонкие пленки блок-сополимеров. Определение и отличие структуры от тонких пленок. Статистическая теория микрофазного расслоения в сверхтонких пленках блок-сополимеров. Расчет агрегационного числа и геометрических размеров грибо- и полосоообразных стркутур. Построение диаграммы состояний. Сравнение с экспериментальными данными.
- Гребнеобразные полимеры в растворе. Влияние плотности пришивки боковых цепей на конформацию макромолекулы. Оценка «наведенной» персистентной длины от качества растворителя, длины боковых цепей и их плотности пришивки.
- Гребнеобразные полимеры на поверхности. Влияние степени адсорбции боковых цепей на «наведенную» персистентную длину и конформацию макромолекулы. Эффект спонтанного искривления адсорбированных гребнеобразных макромолекул. Изучение спонтанного искривления в зависимости от плотности пришивки боковых цепей и качества растворителя.
-
Основная литература
- А.Ю. Гросберг, А.Р. Хохлов "Статистическая физика макромолекул", Наука, Москва, 1989
- П. де Жен. «Идеи скейлинга в физике полимеров» М.: Мир, 1982.
- I. Potemkin, Lamellar Orientation in Thin, Supported Diblock Copolymer Films: Strong Segregation Theory, Macromolecules 2004, 37(9), 3505-3509.
- I. Potemkin, A.R. Khokhlov, S.A. Prokhorova, S.S. Sheiko, M. Möller, K.L. Beers, K. Matyjaszewski, Spontaneous Curvature of Comb-Like Polymers at a Flat Interface, Macromolecules 2004, 37(10), 3918-3923.
- I. Potemkin, Persistence length of comblike polymers strongly adsorbed on a flat surface, Macromolecules 2006, 39, 7178-7180.
- I. Potemkin, Elasticity driven spontaneous curvature of a 2D comb-like polymer with repulsive interactions in the side chains, Eur. Phys. J. E 2003, 12, 207-210.
- Potemkin, I.I.; Kramarenko, E.Yu.; Khokhlov, A.R.; Winkler, R.G.; Reineker, P.; Eibeck, P.; Spatz, J.P.; Mőller, M. Nano-pattern of diblock copolymers selectively adsorbed on a plane surface, Langmuir 1999, 15, 7290.
-
Дополнительная литература
- Israelachvili. Intermolecular and Surface Forces. Academic Press, London, 1991.