ブロック共重合体のエピタキシャル構造転移に伴う三次元構造・ダイナミクスの解明

阐明与嵌段共聚物外延结构转变相关的三维结构和动力学

• 批准号: 19031016
• 负责人: 陣内 浩司
• 金额: $ 6.53万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19031016/
• 关键词: ブロック共重合体; 構造転移; 電子線トモグラフィー法; エピタキシャル転移; Gyroid構造

本研究は、流動・電場などの外場の印加や温度・圧力などの環境変数の変化に伴うブロック共重合体の構造-構造転移(Order-Order Transition, OOT)を、最先端の透過型電子線トモグラフィー法(3D TEM)により3次元的な実像として捕らえ、その3次元構造とOOTのダイナミクスを明らかにすることを目的とする。本年度は電子線トモグラフィー法(3D TEM)による構造-構造転移(OOT)の3次元観察を行った。試料としてPoly(styrene-block-isoprene)(SI)を用い、3次元構造であるGyroid構造と棒状ドメインが六法格子状に充填したHexagonally-Packed Cylinder(HEX)構造の間のOOTについて検討した。このSIブロック共重合体が、Gyroid構造を呈している状態から、HEX構造が平衡であるような熱力学的平衡状態へ温度を急変させ(Gyroid⇒HEX)、その転移過程を液体窒素などにより急冷して固定化した上で、2つの構造の接合部分を3D TEMにより立体観察し、得られた画像からドメインの連結性・結晶面などの構造情報を決定した。前年に検討したGyroid構造と孔の空いたレイヤー状の層が積層したHPL構造のOOTの場合と同様、エピタキシャル転移が起こっていることが分かった。従来予測されていたGyroid構造の{111}、{211}、{220}面がシリンダー構造の{001}、{100}、{110}面に転移する様式とともに、Gyroid構造の{220}、{111}、{211}面がシリンダー構造の{001}、{100}、{110}面に転移する新しいOOTも発見した。この結果は、今後のOOT理論に影響を与える重要な結果と考える。

本研究は、流动·电场などの外场の印加や温度·圧力などの环境変数の変化に伴うブロック共重合体の构造-构造転移(Order-Order Transition, OOT)を、最先端の透过型电子缐トモグラフィー法(3D TEM)により3次元的な実像として捕らえ、その3次元构造とOOTのダイナミクスを明らかにすることを目的とする。本年度は电子缐トモグラフィー法(3D TEM)による构造-构造転移(OOT)の3次元観察を行った。试料としてPoly(styrene-block-isoprene)(SI)を用い、3次元构造であるGyroid构造と棒状ドメインが六法格子状に充填したHexagonally-Packed Cylinder(HEX)构造の间のOOTについて検讨した。このSIブロック共重合体が、Gyroid构造を呈している状态から、HEX构造が平衡であるような热力学的平衡状态へ温度を急変させ(Gyroid⇒HEX)、その転移过程を液体窒素などにより急冷して固定化した上で、2つの构造の接合部分を3D TEMにより立体観察し、得られた画像からドメインの链接性·结晶面などの构造信息を决定した。前年に検讨したGyroid构造と孔の空いたレイヤー状の层が积层したHPL构造のOOTの场合と同様、エピタキシャル転移が起こっていることが分かった。従来予测されていたGyroid构造の{111}、{211}、{220}面がシリンダー构造の{001}、{100}、{110}面に転移する様式とともに、Gyroid构造の{220}、{111}、{211}面がシリンダー构造の{001}、{100}、{110}面に転移する新しいOOTも発见した。この结果は、今后のOOT理论に影响を与える重要な结果と考える。

项目成果

Direct Three-Dimensional Observations of Order-Order Transition from Gyroid to Cylindrical Structures in a Block Copolymer

嵌段共聚物中从螺旋结构到圆柱结构的有序过渡的直接三维观察

• 发表时间: 2008
• 期刊: Progr. Theor. Phys. Suppl 175
• 作者: H. Sugimori;K. Niihara;T. Kaneko;W. Miyoshi and H. Jinnai
• 通讯作者: W. Miyoshi and H. Jinnai

New epitaxial phase transition between DG and HEX in PS-b-PI.

• DOI: 10.1021/ja808259m
• 发表时间: 2009-01
• 期刊: Journal of the American Chemical Society
• 影响因子: 15
• 作者: Hae-woong Park;Jueun Jung;T. Chang;Kazuyuki Matsunaga;H. Jinnai

Three-dimensional Imaging in Polymer Science: Its Application to Block Copolymer Morphologies and Rubber Composites

高分子科学中的三维成像：其在嵌段共聚物形态和橡胶复合材料中的应用

• 发表时间: 2007
• 期刊: Polymer J. 39
• 作者: H.;Dohi・H.;Kimura・M.;Kotani・T.;Kaneko・T.;Kitaoka・T.;Nishi・H.;Jinnai
• 通讯作者: Jinnai

Three-dimensional visualization of a single block copolymer in lamellar nanodomains

层状纳米域中单嵌段共聚物的三维可视化

• 发表时间: 2008
• 期刊: Macromolecules 41
• 作者: H. Morita;T. Kawakatsu;M. Doi;T. Nishi and H. Jinnai
• 通讯作者: T. Nishi and H. Jinnai

高分子材料の3次元構造解析〜最新技術と可能性〜

高分子材料的3D结构分析-最新技术和可能性-

• 发表时间: 2008
• 作者: 齋藤明子;陣内浩司
• 通讯作者: 陣内浩司