Simulation-guided analysis of resonant soft X-ray scattering for determining the microstructure of triblock copolymers
Simulation-guided analysis of resonant soft X-ray scattering for determining the microstructure of triblock copolymers
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用于确定三嵌段共聚物微观结构的共振软 X 射线散射模拟引导分析
DOI：
10.1039/d2me00096b
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发表时间：
2022
影响因子：
3.6
通讯作者：
Ganapathysubramanian, Baskar
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Reynolds, Veronica G.;Callan, Devon H.;Saurabh, Kumar;Murphy, Elizabeth A.;Albanese, Kaitlin R.;Chen, Yan-Qiao;Wu, Claire;Gann, Eliot;Hawker, Craig J.;Ganapathysubramanian, Baskar
共振软 X 射线散射 (RSoXS) 探测具有化学敏感性的结构，可用于确定多嵌段共聚物的形态。然而，这种技术产生的高光谱散射数据可能难以解释。在这里，我们使用计算散射模拟从 RSoXS 的能量相关散射中提取模型三嵌段共聚物的微观结构。合成了由聚（4-甲基己内酯）（P4MCL）、聚（2,2,2-三氟乙基丙烯酸酯）（PTFEA）和聚（十二烷基丙烯酸酯）（PDDA）形成的ABC三嵌段三元共聚物，P4MCL-嵌段-PTFEA-嵌段-PDDA作为模型三嵌段体系。通过根据实验 RSoXS 数据对一组基于物理的候选结构模型的模拟散射数据进行定量评估，我们发现与六角形堆积核壳圆柱体的最佳一致性。该结果也与根据硬 X 射线散射数据的电子密度重建一致，该数据是根据相同模型集生成的电子密度图进行评估的。这些结果证明了模拟引导散射分析在研究显微镜成像具有挑战性的复杂微观结构方面的实用性。
Resonant soft X-ray scattering (RSoXS) probes structure with chemical sensitivity that is useful for determining the morphology of multiblock copolymers. However, the hyperspectral scattering data produced by this technique can be challenging to interpret. Here, we use computational scattering simulations to extract the microstructure of a model triblock copolymer from the energy-dependent scattering from RSoXS. An ABC triblock terpolymer formed from poly(4-methylcaprolactone) (P4MCL), poly(2,2,2-trifluoroethylacrylate) (PTFEA), and poly (dodecylacrylate) (PDDA), P4MCL-block-PTFEA-block-PDDA, was synthesized as the model triblock system. Through quantitative evaluation of simulated scattering data from a physics-informed set of candidate structure models against experimental RSoXS data, we find the best agreement with hexagonally packed core–shell cylinders. This result is also consistent with electron-density reconstruction from hard X-ray scattering data evaluated against electron-density maps generated with the same model set. These results demonstrate the utility of simulation-guided scattering analysis to study complex microstructures that are challenging to image by microscopy.
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