ABC三嵌段共聚物自組裝結(jié)構(gòu)的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、ABC三嵌段共聚物由于能自組裝形成多種多樣的納米結(jié)構(gòu)而成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一。這些ABC三嵌段共聚物自組裝結(jié)構(gòu)能夠?yàn)闃?gòu)筑周期性納米材料提供豐富的模板，在藥物載體、傳感器、納米反應(yīng)器以及復(fù)合材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。學(xué)者們一般通過(guò)溶劑退火以及熱退火等方法對(duì)樣品進(jìn)行處理，從而調(diào)整微區(qū)的取向從而獲得有序自組裝結(jié)構(gòu)。但目前旋涂以及溶劑退火過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)參數(shù)與ABC三嵌段共聚合物納米圖案之間的關(guān)系還不是十分清楚，通過(guò)加入無(wú)機(jī)鹽對(duì)ABC三嵌段共聚物

2、納米圖案進(jìn)行調(diào)控的相關(guān)報(bào)道目前也是不多的。
　　另一方面，貴金屬納米材料由于具有獨(dú)特的光電磁性能也引起了不少人的關(guān)注。這些材料擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，像生化傳感器、藥物研究、醫(yī)學(xué)診斷、顯微成像以及光學(xué)器件等。目前已經(jīng)有多種形貌納米金屬材料（包括納米球、納米棒、納米線以及納米立方體等）用于增強(qiáng)發(fā)光分子的光學(xué)信號(hào)，但是關(guān)于周期性納米材料用作增強(qiáng)基底的研究相對(duì)較少，相關(guān)機(jī)理需要進(jìn)一步完善。
　　以聚苯乙烯-b-聚(2-乙烯基吡啶)-b

3、-聚環(huán)氧乙烷(PS-b-P2VP-b-PEO)以及聚異戊二烯橡膠-b-聚苯乙烯-b-聚（2-乙烯基吡啶））（PI-b-PS-b-P2VP）兩種ABC三嵌段共聚物作為研究對(duì)象，通過(guò)旋涂、溶劑退火以及加入無(wú)機(jī)鹽的方法制備了不同的PS-b-P2VP-b-PEO納米圖案。隨后以PI-b-PS-b-P2VP模板法以及膠束法制備了不同的納米金顆粒陣列，研究其幾何參數(shù)與其表面等離子共振(SPR)特性之間的關(guān)系。最后還研究了共軛聚合物聚（3-己基噻吩）

4、(P3HT)的光學(xué)信號(hào)強(qiáng)度在不同納米金顆粒陣列表面的增強(qiáng)效果。
　　基于溶劑種類、旋涂轉(zhuǎn)速、聚合物溶液濃度（薄膜厚度）以及退火時(shí)間這幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)研究了PS-b-P2VP-b-PEO在旋涂以及溶劑退火過(guò)程中的微相行為。結(jié)果表明:將質(zhì)量濃度為0.1wt％的PS-b-P2VP-b-PEO甲苯溶液在單晶硅片上旋涂成膜就能直接得到有序納米孔洞陣列。隨著薄膜厚度的提高，薄膜形貌變成條紋狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)將厚度為22.594nm的薄膜置于30℃甲苯蒸汽

5、中熏蒸12h的時(shí)候能得到平行排列的條紋狀結(jié)構(gòu)。通過(guò)透射電鏡表征可知，PEO微區(qū)以球狀結(jié)構(gòu)均勻分布在P2VP條紋微區(qū)之間。PI-b-PS-b-P2VP膠束法制備了粒徑以及粒子間距不同的納米金顆粒陣列。通過(guò)引入金顆粒平均尺寸與粒子間平均間距的比值(R)對(duì)納米金顆粒陣列的幾何參數(shù)及其光學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行研究。表明，通過(guò)調(diào)控氯金酸的加入量以及旋涂轉(zhuǎn)速能有效控制納米金顆粒陣列的平均粒徑以及粒子間距。納米金顆粒陣列的SPR特征峰強(qiáng)度隨著R的增大而

6、增強(qiáng)，但峰位并沒(méi)發(fā)生明顯位移。同時(shí)，相對(duì)于在硅片上的薄膜來(lái)講，在納米金顆粒表面的P3HT薄膜的熒光信號(hào)以及拉曼信號(hào)有明顯增強(qiáng)，并且隨著R的增大而不斷增強(qiáng)。
　　本文結(jié)合旋涂、溶劑退火以及加入無(wú)機(jī)鹽的方法，系統(tǒng)了探究了PS-b-P2VP-b-PEO以PI-b-PS-b-P2VP兩種ABC三嵌段共聚物的自組裝特性，揭示了不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)與自組裝結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系以及相關(guān)機(jī)理。同時(shí)還通過(guò)模板法以及膠束法制備納米金顆粒陣列，系統(tǒng)了研究了自組裝結(jié)構(gòu)