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

 

Микрокосмос
Микрокосмос

Конкурс научно-популярных статей XI Всероссийской интернет - олимпиады ("Просто о сложном")
Конкурс научно-популярных статей, представленных авторами на основе своих публикаций в высокорейтинговых научных журналах. В статье авторам необходимо раскрыть суть разработки и объяснить сложные аспекты своей научной работы простым языком. Конкурс проводится совместно с eNANO (ФИОП).

Конкурс XI Всероссийской интернет - олимпиады для руководителей школьных проектов ("Конкурс тьюторов")
Конкурс руководителей школьных проектов (тьюторов) совместно с ОЦ "Сириус" и ФИОП для проведения летней проектной смены.

National Student Team Contest
A competition among bachelor and master students of higher school includes solving special tasks on nanotechnology and nanomaterials subjects in English to select the best national team members for participation in the International NanoOlympic contest on nanotechnology in Iran.

Концепция Образовательного центра «Сириус», принципы отбора на смены
Ларин В.В.
Цикл лекций в рамках XI Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям для всех желающих – школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей: Концепция Образовательного центра «Сириус», принципы отбора на смены. Владимир Владимирович Ларин, учитель физики, Лицей «Вторая школа» г. Москвы, методист первой проектной смены Образовательного центра «Сириус».

Молекулы, волосы, микросхемы, магнитные диски - как все это устроено? – сканирующий зондовый микроскоп поможет Вам это понять!
Быков В.А.
Цикл лекций в рамках XI Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям для всех желающих – школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей: 8 декабря, в 18 часов, в большой химической аудитории химического факультета МГУ состоится лекция В.А.Быкова, д.т.н., профессора Московского Физико - Технического Института, генерального директора группы компаний НТ-МДТ Spectrum Instruments, руководителя Нанотехнологического Общества России (НОР) "Молекулы, волосы, микросхемы, магнитные диски - как все это устроено? – сканирующий зондовый микроскоп поможет Вам это понять!"

История нанотехнологий
Дроздов А.А.
Цикл лекций в рамках XI Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям для всех желающих – школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей: История нанотехнологий. Андрей Анатольевич Дроздов, к.х.н., доцент, Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова.

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.

Проектная деятельность с точки зрения учителя

Это специальный опрос для учителей и представителей школ, которых мы просим оценить значимость предлагаемых материалов, мероприятий и перспективы их дальнейшего совершенствования на пути эффективного взаимодействия школ и ВУЗов. В опросе могут также участвовать школьники, студенты и аспиранты, особенно со своими критическими замечаниями в комментариях.



 
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.