Hierarchical ordering : self-assembly of block copolymers in active liquid crystalline matrices

Wang, Jingbo; Möller, Martin

doi:999910283464

Hierarchical ordering : self-assembly of block copolymers in active liquid crystalline matrices = Hierarchische Ordnung : Selbstorganisation von Blockcopolymeren in aktiven flüssigkristallinen Matrices

Wang, Jingbo

2012 & 2013

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Jingbo Wang

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2012

UmfangV, 198 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2012

Prüfungsjahr: 2012. - Publikationsjahr: 2013

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Möller, Martin (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2012-11-16

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-43631
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/197549/files/4363.pdf

Einrichtungen

RWTH Aachen (hsbk000000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Blockcopolymere (Genormte SW) ; Flüssigkristalline Polymere (Genormte SW) ; Selbstorganisation (Genormte SW) ; Chemie (frei) ; Block-Copolymere (frei) ; aktive flüssigkristalline Matrizen (frei) ; block copolymer (frei) ; liquid crystalline (frei) ; self assembly (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 540

Kurzfassung
Die Nanostrukturen von Block-Copolymeren sind faszinierend für die Nanotechnologie. Das Kontrollieren von der Anordnung und der Ausrichtung ist der Schlüssel. Die Komplexierung von Polymerketten und Molekülen mit niedrigem Molekulargewicht über nicht-kovalente Wechselwirkungen ist ein Werkzeug, um die gut orientierten Nanostrukturen aufzubauen. In diese Arbeit wird es zuerst gezeigt, dass die kleinen flüssigkristalline (LC)-Moleküle perfekte Monoschicht bilden können. Nach Tempern zeigt solche Monoschicht eine Mobilität von ~ 10-2 cm2/Vs. Die kommerziell erhältlichen AOT sind mit PS-P4VP über eine ionische Bindung gebunden. Die Nanostruktur ist nicht nur durch die Zusammensetzung und Molekulargewicht der Blockcopolymere, sondern auch durch ihren Protonierungsgrad gesteuert. Die Orientierung der Nanostruktur ausbreitet zu dicke Filme. Die AOT kann durch kurzes Waschen in basischer Lösung entfernt werden. Diese dünnen Folien wurden verwendet, um die Selbstorganisation von Gold-Nanostäbchen mit unterschiedlichen Beschichtungssystemen zu lenken. Die Orientierung des Nanostäbchen ist durch die Morphologie der dünnen Filme gesteuert, und die optischen Eigenschaften sind durch die Variierung der Tauchzeit in der Lösung eingestellt. Das Blockcopolymer-Komplex ist mit TiO2 Polymer Precursor in Lösung vermischt, und diese Precursor ist durch Koordination mit AOT/P4VP selektiv mischbar. Während der Verarbeitung ist diese Mixtur co-montiert und organisierte Nanostruktur ist gebildet. Diese Nanostrukturen werden in TiO2 durch die Verwendung von soft-Technologie umgestellt. Eine einfache und bequeme Methode zur Selbstorganisation von Blockcopolymer Lamellen in gleichmäßigen dünnen Schichten ist dargestellt. Dies wird durch Ausnutzung der supramoenlekularen flüssigkristallinen Ordnung des Blockcopolymeren in Kombination mit PTFE Reiben Technologie durchgeführt. Auf diese Weise ist eine gleichmäßige Ausrichtung der Blockcopolymer sowohl in den vertikalen und seitlichen Richtungen erhalten. Die Funktionalität wurde leicht in der Dünnschicht durch supramolekularen Ansatz eingeführt. Eine neue asymmetrische Oligothiophen Molekül ist mit P2VP-PEO über Wasserstoff-Bindung komplexiert. Die optischen Eigenschaften der Komplexe werden diskutiert. Schließlich ist es gezeigt, dass diese Komplexen in Wasser selbst montieren. Eine einzigartige Zwiebel-Type Vesikel ist aus der Komplex von P2VP-PEO und Keil-Type Liganden, welche in einem weiten Zusammen-setzungsbereich von PEO sind, erhalten. Die Wand der Zwiebel Typs Vesikel ist aus alternativer dichter Packung der P2VP und Ligand-Doppelschicht ausgebildet, wo das hydrophile P2VP Backbone parallel zur Wand ist und mit Wasser kontaktiert.

The nanostructures from block copolymers are fascinating for the nanotechnology. The key is to control the ordering and orientation. Complexation of polymer chains with low molecular weight molecules via non-covalent interactions is a tool to construct the well-oriented nanostructures. In the current work, it is firstly shown that the small liquid crystalline (LC) molecules can form perfect monolayer. After annealing such monolayer shows a mobility of ~10-2 cm2/Vs. The commercial available AOT is attached to PS-P4VP via ionic bond. The nanostructure is controlled by not only the composition and molecular weight of the block copolymers, but also the degree of protonation. The orientation of the nanostructure propagates to thick films. The AOT can be removed by shortly washing in basic solution. These thin films can be used to direct the self-assembly of gold nanorods with different coating. The orientation of the nanorod is controlled by the morphology of the thin films, and the optical properties can be tuned by changing of the immersion time in the solution. The block copolymer complex is mixed with TiO2 polymeric precursor in solution, the precursor is selectively miscible with AOT/P4VP via coordination. During processing, they co-assembly and ordered nanostructure forms. These nanopatterns can be converted into TiO2 by using of soft technology. A simple and convenient method to self-assemble block copolymer lamellae in thin films uniformly is shown. This is done by exploiting the supramolecular liquid-crystalline ordering of the block copolymer in combination with PTFE rubbing technology. In this way uniform alignment of the block copolymer is obtained in both the vertical and lateral directions. The functionality can be easily introduced into the thin film via supramolecular approach. A new asymmetric oligothiophene molecule is complexed with P2VP-PEO via hydrogen bond. The optical properties of the complexes are discussed. Finally it is shown that these complexes can self-assembly in water. A unique onion type vesicle is obtained from the complex of P2VP-PEO/wedge-shaped ligand in a wide composition region of PEO. The wall of the onion type vesicle is made from alternative close packing of the P2VP and ligand bilayer, where the hydrophilic P2VP backbone is parallel to the wall and contact with water.

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