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。

这项研究旨在通过尖端的传输电子束断层扫描（3D TEM）作为3D真实图像捕获块共聚物作为3D真实图像的订单顺序转换（OOT），并阐明了三维结构和OOT的动力学。今年，我们使用电子束层析成像（3D TEM）进行了结构结构跃迁（OOT）的三维观察。我们研究了三维能期结构与六角式填充的圆柱体（十六进制）结构之间的OOT，其中使用聚（苯乙烯 - 异丙烯）（SI）作为样品填充了棒状结构域（杆状结构域）。该Si阻滞共聚物的温度从具有甲状腺结构的状态更改为热力学平衡，其中十六进制结构处于平衡状态（甲状腺⇒XHEX），并通过液氮或类似的液体固定剂和构造的三层和构造的连接迅速冷却过渡过程，并以液氮或类似的方式冷却了三度的连接部分。从获得的图像确定晶体平面。发现外延过渡发生像OOT一样，在HPL结构中，堆叠了带有开孔的层层层，并在上一年进行了研究。 Along with the previously predicted mode in which the {111}, {211}, {220} faces of the Gyroid structure are transferred to the {001}, {100}, {110} faces of the cylinder structure, we also discovered a new OOT in which the {220}, {111}, {211} faces of the Gyroid structure are transferred to the {001}，{100}，{110}圆柱结构的面部被转移到{001}，{100}，{110}圆柱结构的面。该结果被认为是影响未来OOT理论的重要结果。

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

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

Direct Observation of HPL and DG Structure in PS-b-PI Thin Film by Transmission Electron Microscopy

透射电子显微镜直接观察 PS-b-PI 薄膜中的 HPL 和 DG 结构

• 发表时间: 2007
• 期刊: Macromolecules 40
• 作者: H.-W.;Park・K.;Im・B.;Chung・M.;Ree・T.;Chang・K.;Sawa・H.;Jinnai
• 通讯作者: Jinnai

Three-Dimensional Imagings and Structural Analyses for Polymer Related Materials

聚合物相关材料的三维成像和结构分析

• 作者: H.;Jinnai
• 通讯作者: Jinnai