Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Блок-сополимеры (block-copolymers)

Ключевые слова:  наноазбука, периодика

Автор(ы): Наноазбука (первая версия)

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

18 декабря 2008

«… вдруг мимо него промчался в долину табун диких коней. Но, приглядевшись пристальнее, Геракл увидел, что это были не кони. Словно полчеловека срослось с половиной лошади - на конском крупе человеческое туловище с головой и руками…»

Мифы Древней Греции

Воображение древних людей породило множество мифологических чудовищ, сочетавших в себе части разных животных. Читая «Мифы Древней Греции», мы сталкиваемся с крылатым конем Пегасом, кентавром, нижняя часть тела которого принадлежала лошади, а торс и голова были человеческими; медузой Горгоной, напоминавшей обычную женщину, но вместо волос у нее были змеи… Историки бьются над загадками: какие природные явления и события могли привести к возникновению в мифологии столь необычных существ, а ученые стараются совместить несовместимое в реальных объектах и получают различные полифункциональные системы («фотонные кристаллы», «наносенсоры», «нанолекарства», «нанокомпозиты», генетически модифицированные продукты и т.д.). Кстати, «полифункциональность» перечисленных выше мифических тварей делала их уникальными, поскольку они приобретали новые свойства из сочетания присущих только им характеристик – кто, кроме кентавров, и быстро бегал, и быстро думал: кто, кроме медузы Горгоны, был обворожителен … до окаменения?

Пожалуй, легче всего добиться полифункциональности тем, кто занимается органической химией. Каждый школьник знает, что способность органических молекул вступать в те или иные реакции определяется наличием в их структуре определенных функциональных групп. А если в молекуле есть разные функциональные группы, то она сочетает в себе свойства нескольких классов органических соединений. Переход от одиночной молекулы (0,1 - 1 нм) к нанообъектам (размером 1 - 100 нм) возможен с помощью контролируемой полимеризации молекул с различными функциональными группами. Соединение нескольких полимерных блоков различной химической природы в единую макромолекулу позволяет получать блок-сополимеры, уникально сочетающие в себе свойства составляющих их мономеров. По числу блоков выделяют диблоксополимеры, триблоксополимеры, тетраблоксополимеры и т.д. Блоки могут быть непосредственно сшиты между собой или соединены через звено низкомолекулярного вещества. Блок-сополимеры получают по механизму «живой» (безобрывной) ионной полимеризации компонента А (до полного исчерпания мономера), возобновляемой добавлением мономера В. Альтернативными способами являются взаимодействие между собой полимеров и олигомеров, содержащих на концах функциональные группы, или рекомбинация макрорадикалов.

В блок-сополимерах, содержащих сильно различающиеся по химической природе блоки, часто наблюдается расслаивание и образование микрогетерогенных систем (систем, неоднородных на микроуровне). Например, термоэластопласты состоят из полимеров, образующих два вида блоков - жесткие и эластичные. Благодаря образованию неоднородной структуры на наноуровне, они сочетают в себе легкость обработки (возможность придать форму при нагревании) и эластичность. Расслаивание блок-сополимеров используют для формирования массивов самоорганизованных наноструктур в качестве шаблона («трафарета»), способствующего возникновению упорядоченной структуры. Аналогично «жидким кристаллам» в блок-сополимерах возможно образование пространственно-упорядоченных систем ламеллярных, цилиндрических или сферических агломератов, представляющих собой мицеллы одного гомополимера в матрице другого. Стоит отметить, что ламеллярные наноструктуры во многом подобны клеточным мембранам живых организмов.

Современные нанотехнологии предполагают использование блок-сополимеров в качестве перспективных оптических материалов или матриц для формирования наночастиц. Температурная обработка или облучение сополимера позволяют осуществить селективную деградацию одной из фаз, одновременно связывая фрагменты другой в жесткую пространственную матрицу, которая может использоваться в качестве шаблона. Так, пленки сополимера PS70PMMA30 (полистирол / полиметилметакрилат) самопроизвольно формируют упорядоченную систему цилиндров полиметилметакрилата диаметром ~ 25 нм в матрице полистирола. Селективное удаление PMMA приводит к формированию регулярной системы изолированных цилиндрических пор, которая в дальнейшем может быть использована для формирования нанонитей металлов или полупроводников с плотностью расположения элементов ~1011 шт/см2 (Рис.1).

Такие системы находят применение при разработке устройств сверхплотной записи информации и позиционно чувствительных сенсоров. Блок-сополимеры, имеющие в своем составе гидрофильные и гидрофобные блоки или блоки с разной «растворимостью» (например, полиэтиленоксид и полипропиленоксид), используются, соответственно, в качестве темплата для синтеза монодисперсных наночастиц или «мезопористых молекулярных сит». ПАВ на основе блок-сополимеров являются эффективными и экологически безопасными деэмульгаторами, широко используемыми в нефтепереработке, а также в бытовых синтетических моющих средствах.

Литература:

A.-V. Ruzette, L. Leibler, Block copolymers in tomorrow’s plastics, Nature Materials, 2005, n. 4, pp. 19-31.


В статье использованы материалы: Нанометр


Средний балл: 10.0 (голосов 4)

 


Комментарии
Владимир Владимирович, 18 декабря 2008 14:58 
Block copolymers (давайте в названии вверху, как в ссылке внизу (то есть правильно))

Блок-сополимеры получают по механизму «живой» (безобрывной) ионной полимеризации
И "живой" радикальной полимеризацией тоже получают!

Аналогично «жидким кристаллам» в блок-сополимерах...
Аналогично ПАВам! С жидкими кристаллами аналогия будет очень опосредованная.


Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Цветок
Цветок

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.