Synthèse et du transfert des autoportants conjugués microporeuses polymères nanomembranes couche par couche

L’objectif global de cette procédure est d’obtenir des nanomembranes autoportantes de polymères microporeux conjugués. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine des polymères microporeux conjugués, telles que la préparation de films minces et de membranes autoportantes de matériaux généralement insolubles. Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet la production et le transfert de membranes uniformes d’épaisseur ultra faible et homogène en réalisant une étape par synthèse sur tout substrat.

Bien que cette méthode puisse être appliquée pour la séparation membranaire, elle peut également être utile pour d’autres applications telles que l’électronique organique ou la catalyse hétérogène. La démonstration de la procédure sera faite par un technicien de notre laboratoire. Préparez l’appareil pour la fabrication du CMP.

Utilisez une fiole à fond rond à col unique de 500 millilitres et ajoutez 300 millilitres de tétranitrofurane ou de THF. Placez un substrat préparé recouvert d’une monocouche ou d’un SAM auto-assemblé à terminaison alpine dans le compartiment à échantillons, utilisez un porte-échantillon de manière à ce que le substrat soit debout. Connectez l’appareil à la ligne Schleck via la jonction sur le dessus du refroidisseur à reflux.

Évacuez et ventilez l’appareil avec du gaz inerte trois fois. Ensuite, laissez le THF sortir du compartiment d’échantillon par la sortie au fond du compartiment d’échantillon et fermez la sortie. Ensuite, ajoutez un millilitre d’une solution TPM azi préparée et 0,5 millilitre d’une solution catalytique de cuivre dans le compartiment de l’échantillon via le bouchon à vis avec septum.

À l’aide d’une seringue munie d’une aiguille creuse, transférer les solutions séquentiellement de la fiole de flanc à l’appareil de réaction. Après avoir attendu environ 30 minutes, laissez sortir la solution réactionnelle par la sortie au fond du compartiment à échantillons. Fermez la sortie et récupérez le THF condensé pour rincer l’échantillon.

Attendez environ 30 minutes de plus, puis laissez sortir la solution de rinçage par la sortie au fond du compartiment à échantillon et fermez la sortie. Donnez un millilitre de la solution TPM Aine préparée et 0,5 millilitre de la solution catalytique de cuivre dans le compartiment à échantillon via le bouchon à vis avec septum. Transférez séquentiellement la solution de l’appareil à réaction à l’aide d’une seringue munie d’une aiguille creuse.

Après avoir attendu environ 30 minutes, laissez sortir la solution réactionnelle par la sortie au fond du compartiment à échantillons. Fermez la sortie et récupérez le THF condensé pour rincer l’échantillon. Après avoir attendu 30 minutes supplémentaires, répétez l’addition séquentielle jusqu’à ce que le nombre souhaité de couches soit atteint, une couche a une épaisseur d’environ un nanomètre.

Comme dernière étape, retirez le substrat de mica recouvert de CMP. Rincez-le avec du THF et de l’éthanol, puis séchez-le sous un jet d’azote. Réglez un codeur de spin sur un temps de rampe de 10 secondes de zéro à 4 000 tr/min, un temps de maintien de 40 secondes et un temps de rampe de 10 secondes de 4 000 à zéro tr/min.

Placez le substrat MICA revêtu de CMP sur le codeur de spin et placez la solution A-P-M-M-A sur la plaquette jusqu’à ce qu’elle soit complètement recouverte. Démarrez le codeur de centrifugation, coupez un millimètre de chaque bord du substrat de mica enrobé à l’aide d’une ciseau pour couper les bords. Remplissez ensuite un plat de cristallisation de 150 millilitres avec une solution d’iodure de potassium et d’iode et remplissez un plat de cristallisation de 100 millilitres avec une solution d’iodure de potassium.

Placez le CMP gold recouvert de PMMA sur le substrat de mica avec du mica en contact avec la solution sur la solution d’iode de potassium. Attention à ce qu’il ne coule pas. Attendez au moins cinq minutes, puis transférez le substrat CMP gold MICA enduit de PMMA de la solution d’iodure de potassium et d’iode vers le haut de la solution d’iodure de potassium avec MICA en contact avec la solution.

Encore une fois, veillez à ce qu’il ne coule pas et attendez au moins cinq minutes. Ensuite, remplissez un plat de cristallisation de 250 millilitres avec de l’eau distillée. Retirez le film d’or P-M-M-A-C-M-P du MICA en immergeant légèrement le substrat en commençant par un bord dans de l’eau distillée.

Tenez le substrat de manière à ce que le MICA pointe vers l’eau et recouvre l’or P-M-M-A-C-M sur la plaquette de silicium en s’approchant de la membrane dorée P-M-A-A-C-M-P nageant. Lentement avec la plaquette jusqu’à ce qu’elle touche le bord de la membrane, retirez lentement la plaquette de silicium. Une fois que la plaquette de silicium est en contact avec la membrane dorée P-M-M-A-C-M-P, retirez la pellicule d’or P-M-M-A-C-M-P de la plaquette de silicium en immergeant légèrement le substrat, en commençant par un bord dans la solution d’iodure d’iodure de potassium, et en attendant 15 minutes après que l’or soit complètement gravé.

Transférez la membrane P-M-M-A-C-M-P dans l’eau via la plaquette de silicium et attendez 15 minutes supplémentaires. Répétez cette étape trois fois pour laver la membrane à l’eau. Transférez ensuite la membrane lavée P-M-M-A-C-M-P sur une plaquette de silicium recouverte d’or.

Comme précédemment, laissez sécher le substrat P-M-M-A-C-M-P et aérez pendant au moins deux heures. Pour dissoudre le PMMA. Mettez le substrat P-M-M-A-C-M-P dans de l’acétone et attendez 30 minutes.

Sortez le substrat et rincez-le à l’acétone. Après avoir répété cette étape trois fois, laissez sécher le substrat CMP pendant au moins deux heures. Les membranes sont caractérisées par réflexion infrarouge, spectroscopie d’absorption ou ir.

Le RAS illustré ici est un spectre IRRA provenant d’une membrane CMP transférée à une plaquette d’or. Les bandes typiques des vibrations de l’épine dorsale aromatique sont à 1 605 1, 515 et 1 412 centimètres inverses. En cas de groupes résiduels non réactifs, azides ou alkins, des bandes caractéristiques à 2, 125 et 1,227 centimètres inverses peuvent être observées.

Voici une image de microscopie électronique à balayage. La membrane autoportante est bien visible Une fois maîtrisée, cette technique de transfert peut se faire en moins d’une heure si elle est bien réalisée. Lors de cette procédure, il est important de ne pas oublier de couper les bords du micro-substrat après le revêtement par centrifugation Suite à cette procédure.

D’autres méthodes telles que la modification synthétique ou le photopatterning peuvent être formées pour optimiser la chimie de la membrane nan pour les applications souhaitées après son développement. Cette technique peut aider les chercheurs dans le domaine des micro-pros polymères à transférer les propriétés de masse prometteuses dans des dispositifs réels.