从无序到堆叠薄片到洋葱结构

Takeshi Higuchi等学者研究了嵌段共聚物纳米颗粒中相分离结构的热转变与相变。

近几十年来,人们已经对薄膜中嵌段共聚物中得的相分离结构进行了广泛的研究,但是对嵌段共聚物纳米颗粒的相关研究却很少。 由于额外的限制作用,嵌段共聚物的取向和构型在纳米颗粒和薄膜之间有着本质的区别。

Takeshi Higuchi和同事们(日本仙台Tohoku University) 主要研究了嵌段共聚物纳米颗粒中相分离结构的热转变和相变的问题。他们采用自发沉淀方法(self-organized precipitation -SORP)在不同温度下制备了这些纳米颗粒。他们研究了由相似体积含量的聚苯乙烯(PSt)和聚异戊二烯(PI)组成的两种不同二嵌段共聚物,两者分子量不同,它们在薄膜中可以形成片状结构。

为了使用扫描透射电子显微镜观察纳米颗粒的内部相分离结构,他们用OsO4将纳米颗粒染色,OsO4可以与聚异戊二烯片段中的双键发生反应。在不同的制备温度下,嵌段共聚物会在纳米颗粒中形成无序的、单向堆叠片状的和葱状的结构。即使加热温度低于块状态单个聚合片段的玻璃化温度,退火处理也可以诱导纳米颗粒中发生无序-有序和有序-有序相转变,这可以从颗粒表面积的角度来解释。

目前还没有纳米颗粒中微相分离结构的结构转变的相关报道。本文不仅有助于聚合纳米颗粒中结构控制的发展,而且有助于在纳米尺度对高分子物理学的理解。

Higuchi et al., Macromol. Rapid Commun. , DOI: 10.1002/marc.201000299