Name: Żyroidalne nanostruktury niklowe z supramolekuł kopolimeru dibloku (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-04-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 40 s
Description: Poznaj metodę wytwarzania uporządkowanych nano-pianek niklowych z supramolekularnych kompleksów kopolimerów dibloku. Technika obejmuje depozycję bezprądową niklu na nanoporowatych matrycach i pirolizę polimeru.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dziękujemy za wsparcie finansowe ze strony Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen.

1. Przygotowanie i charakterystyka kompleksów PS-b-P4VP(PDP) o morfologii podwójnego gyroidu
<ol>
	<li>Odważ polistyren-blok-poli(4-winylopirydynę) (PS-b-P4VP) oraz pentadecylfenol (PDP, Mr = 304,51 g/mol). Aby uzyskać morfologię gyroidalną, należy starannie dobrać ilość PDP (ułamek masowy bloku P4VP(PDP) (fP4VP(PDP)) powinien wynosić ok. 0,6 zgodnie z wykresem fazowym liniowych diblokowych kopolimerów AB). Zazwyczaj 0,15-0,2 g PS-b-P4VP pozwala na otrzymanie filmów PS-b-P4VP(PDP) o grubości 50-100 μm (przy założeniu, że średnica szalki Petriego użytej w kroku 1.3 wynosi 5-6 cm). Oblicz ilość PDP zgodnie z następującymi równaniami: 
	<img alt="Równanie składu polimeru, stosunek f(P4VP(PDP)), obliczanie ułamków masowych polimeru." src="/files/ftp_upload/50673/50673eq1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Równanie 1"> 
	<img alt="Równanie matematyczne na masę kopolimeru; m(P4VP)=f(P4VP)×m(kopolimeru); chemia polimerów." src="/files/ftp_upload/50673/50673eq2.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Równanie 2"> 
	<img alt="Wzór na skład polimeru: f(P4VP)=Mn(P4VP)/Mn(kopolimeru), obliczanie stosunku, schemat." src="/files/ftp_upload/50673/50673eq3.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Równanie 3"> 
	<img alt="Równanie obliczania masy polimeru; skład chemiczny; schemat edukacyjny." src="/files/ftp_upload/50673/50673eq4.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Równanie 4"></li>
	<li>Rozpuść PS-b-P4VP oraz PDP w chloroformie i mieszaj przez kilka godzin w temperaturze pokojowej. Utrzymuj stężenie polimeru poniżej 2% wag., aby zapewnić homogeniczne tworzenie kompleksu.</li>
	<li>Wlej roztwór do szklanej szalki Petriego.</li>
	<li>Umieść szalkę w atmosferze nasyconej chloroformem.</li>
	<li>Po około jednym tygodniu wyjmij szalkę Petriego. Powstanie film kompleksu supramolekularnego.</li>
	<li>Wysusz film w próżni w temperaturze 30 °C przez noc.</li>
	<li>Umieść film w specjalnie zaprojektowanym pojemniku, usuń z niego powietrze, a następnie wypełnij go azotem. Wyżarzaj film przez 4 dni w piecu w temperaturze 120 °C w atmosferze N2 przy nadciśnieniu 1 bar.</li>
	<li>Wytnij mały fragment filmu, zatop w żywicy epoksydowej i utwardzaj przez noc w temperaturze 40 °C.</li>
	<li>Przygotuj skrawki próbki o grubości około 80 nm za pomocą mikrotomu z nożem diamentowym w temperaturze pokojowej. Skrawki będą unosić się na wodzie. Zbierz je i umieść na siatkach Cu.</li>
	<li>Włóż siatki z przekrojami do słoika z jodem. Po 45 min próbki zostaną zabarwione i będą gotowe do transmisyjnej mikroskopii elektronowej.</li>
	<li>Wprowadź siatki Cu z zabarwionymi przekrojami do transmisyjnego mikroskopu elektronowego pracującego przy napięciu przyspieszającym 120 kV i wykonaj obrazowanie próbki.</li>
	<li>Wprowadź fragment filmu (otrzymany po kroku 1.7) do uchwytu próbek do małokątowego rozpraszania rentgenowskiego i przymocuj go taśmą Kapton. Umieść przygotowany uchwyt w urządzeniu do SAXS. Otwórz migawkę rentgenowską i zarejestruj dwuwymiarowy wzór rozproszenia. Zintegruj otrzymany wzór 2D i przeanalizuj położenie pików w wzorze 1D.</li>
</ol>
2. Generowanie i charakterystyka struktury porowatej
<ol>
	<li>Umieść fragment folii (otrzymany po kroku 1.7) w etanolu i pozostaw na trzy dni.</li>
	<li>Osusz próbkę.</li>
	<li>Przygotuj próbki do pomiarów 1H NMR. Rozpuść proszek PDP, proszek PS-b-P4VP, kompleks supramolekularny PS-b-P4VP(PDP) (po kroku 1.7) oraz porowatą folię (po kroku 2.2) w CDCl3. Rejestruj widma 1H NMR w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Przeanalizuj proszek PS-b-P4VP, kompleks supramolekularny PS-b-P4VP(PDP) (po kroku 1.7) oraz porowatą folię (po kroku 2.2) za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej. Użyj trybu modulowanego z szybkością grzania/chłodzenia 1 °C/min, amplitudą oscylacji 0,5 °C i okresem oscylacji 60 s. Próbki wyrównaj w temperaturze -30 °C, podgrzej do 180 °C, ochłodź do -30 °C, a następnie ponownie podgrzej do 180 °C. Do analizy wykorzystaj dane z drugiego cyklu grzania.</li>
	<li>Odgazuj porowatą próbkę (po kroku 2.2) przez 8 h w temperaturze pokojowej i przez 18 h w 70 °C, a następnie przeprowadź pomiary adsorpcji azotu w 77 K.</li>
	<li>Użyj odpowiedniego oprogramowania (na przykład WinADP) i modeli do analizy uzyskanych izoterm.</li>
	<li>Osusz porowatą próbkę (po kroku 2.2) w 50 °C przez 8 h, a następnie odgazuj ją w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem 0,5 Pa przez 2 h.</li>
	<li>Przeprowadź porozymetrię rtęciową.</li>
</ol>
3. Wprowadzanie niklu do matrycy polimerowej
<ol>
	<li>Odważ chlorek cyny (SnCl2, Mr = 189,60 g/mol) i przygotuj roztwór wodny (0,1 M SnCl2 / 0,1 M HCl; 1,896 g SnCl2, 0,8 ml HCl i 100 ml H2O). Umieść roztwór na wytrząsarce na noc, aby zapewnić całkowite rozpuszczenie SnCl2.</li>
	<li>Odważ chlorek palladu (PdCl2, Mr = 177,33 g/mol) i przygotuj roztwór wodny (0,0014 M PdCl2 / 0,25 M HCl; 0,025 g PdCl2, 2 ml HCl i 100 ml H2O).</li>
	<li>Przygotuj część 1 kąpieli do niklowania: odważ 6,78 g sześciowodnego siarczanu niklu (NiSO4•6H2O, Mr = 262,85 g/mol) i 2 g cytrynianu sodu (Na3C6H5O7, Mr = 258,06 g/mol), a następnie rozpuść je w 80 ml wody. Dodaj 828 μl 85% kwasu mlekowego (C3H6O3, Mr = 90,08 g/mol).</li>
	<li>Przygotuj część 2 kąpieli do niklowania: odważ 0,2 g kompleksu boranu z dimetyloaminą ((CH3)2NHBH3, Mr = 58,92 g/mol) i rozpuść go w 20 ml wody. Z kompleksem boranu z dimetyloaminą należy pracować w dobrze wentylowanej dygestorze.</li>
	<li>Zanurz porowatą błonę (po kroku 2.2) w wodnym roztworze chlorku cyny (krok 3.1) na 1 h.</li>
	<li>Dokładnie wypłucz błonę wodą dejonizowaną.</li>
	<li>Zanurz błonę w wodnym roztworze chlorku palladu (krok 3.2) na 1 h.</li>
	<li>Dokładnie wypłucz błonę wodą dejonizowaną.</li>
	<li>Wymieszaj część 1 (3.3) i część 2 (3.4) kąpieli do niklowania. Dostosuj pH do wartości 7,0 za pomocą wodorotlenku amonu.</li>
	<li>Zanurz błonę w kąpieli do niklowania na 1 h.</li>
	<li>Dokładnie wypłucz błonę wodą dejonizowaną.</li>
	<li>Wysusz próbkę.</li>
	<li>Przygotuj poniklowaną próbkę do mikroskopii elektronowej zgodnie z opisem w krokach 1.8-1.9.</li>
	<li>Wykonaj obrazowanie próbki zgodnie z opisem w kroku 1.11.</li>
	<li>Włóż siatki miedziane (Cu) zawierające sekcje poniklowanej próbki do transmisyjnego mikroskopu elektronowego wysokiej rozdzielczości. Pozyskaj mikrozdjęcia TEM o wysokiej rozdzielczości. Obserwuj próbkę pod mikroskopem i wybierz obszar do analizy pierwiastkowej metodą EDX (energiodyspersyjna analiza rentgenowska). Przeprowadź analizę EDX wybranego obszaru i przeanalizuj otrzymany obraz.</li>
</ol>
4. Odsłanianie odwróconej pianki niklowej o strukturze gyroidalnej
<ol>
	<li>Umieść poniklowaną folię (po kroku 3.12) w piecu w temperaturze 350 °C i pozostaw ją na czas od 1 hr do 4 dni.</li>
	<li>Przymocuj próbkę do uchwytu na próbki za pomocą pasty srebrowej.</li>
	<li>Włóż próbkę do skaningowego mikroskopu elektronowego. Wykonaj kilka zdjęć próbki.</li>
	<li>Włóż próbkę do skaningowego mikroskopu elektronowego. Obserwuj próbkę pod mikroskopem i wybierz obszar do analizy pierwiastkowej metodą EDX. Przeprowadź analizę EDX wybranego obszaru i przeanalizuj uzyskane widmo.</li>
</ol>

<ol><li>Erlebacher, J., Aziz, M. J., Karma, A., Dimitrov, N., Sieradzki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+nanoporosity+in+dealloying%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Evolution of nanoporosity in dealloying.</a> Nature. 410, 450-453 (2001).</li>
<li>Nyce, G. W., Hayes, J. R., Hamza, A. V., Satcher, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+Characterization+of+Hierarchical+Porous+Gold+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Synthesis and Characterization of Hierarchical Porous Gold Materials.</a> Chem. Mater. 19, 344-346 (2007).</li>
<li>Detsi, E., van de Schootbrugge, M., Punzhin, S., Onck, P. R., De Hosson, J. T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+tuning+the+morphology+of+nanoporous+gold%5BTitle%5D)+AND+%22Scripta+Mater%22%5BJournal%5D)">On tuning the morphology of nanoporous gold.</a> Scripta Mater. 64, 319-322 (2011).</li>
<li>Gacoin, T., Lahlil, K., Larregaray, P., Boilot, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transformation+of+CdS+Colloids%3A+Sols%2C+Gels%2C+and+Precipitates%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Transformation of CdS Colloids: Sols, Gels, and Precipitates.</a> J. Phys. Chem. B. 105, 10228-10235 (2001).</li>
<li>Tappan, B. C., Steiner, S. A., Luther, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoporous+Metal+Foams%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Nanoporous Metal Foams.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 49, 4544-4565 (2010).</li>
<li>Leventis, N., Chandrasekaran, N., Sadekar, A. G., Sotiriou-Leventis, C., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-Pot+Synthesis+of+Interpenetrating+Inorganic%2FOrganic%5BTitle%5D)+AND+%22Networks+of+CuO%2FResorcinol-Formaldehyde+Aerogels%3A+Nanostructured+Energetic+Materials.+J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">One-Pot Synthesis of Interpenetrating Inorganic/Organic.</a> Networks of CuO/Resorcinol-Formaldehyde Aerogels: Nanostructured Energetic Materials. J. Am. Chem. Soc. 131, 4576-4577 (2009).</li>
<li>Leventis, N., Chandrasekaran, N., Sotiriou-Leventis, C., Mumtaz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Smelting+in+the+age+of+nano%3A+iron+aerogels%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">Smelting in the age of nano: iron aerogels.</a> J. Mater. Chem. 19, 63-65 (2009).</li>
<li>Tappan, B. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultralow-Density+Nanostructured+Metal+Foams%3A+Combustion+Synthesis%2C+Morphology%2C+and+Composition%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Ultralow-Density Nanostructured Metal Foams: Combustion Synthesis, Morphology, and Composition.</a> J. Am. Chem. Soc. 128, 6589-6594 (2006).</li>
<li>Ashby, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal+Foams%3A+a+Design+Guide%5BTitle%5D)+AND+%22Butterworth-Heinemann%22%5BJournal%5D)">Metal Foams: a Design Guide.</a> Butterworth-Heinemann. , (2000).</li>
<li>Tekoglu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+Effects+in+Cellular+Solids%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Size Effects in Cellular Solids.</a> , University of Groningen. (2007).</li>
<li>Amsterdam, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+Performance+and+Failure+Analysis+of+Aluminium+Foams%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Structural Performance and Failure Analysis of Aluminium Foams.</a> , University of Groningen. (2008).</li>
<li>Bates, F. S., Fredrickson, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Block+Copolymer+Thermodynamics%3A+Theory+and+Experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Phys.+Chem%22%5BJournal%5D)">Block Copolymer Thermodynamics: Theory and Experiment.</a> Annu. Rev. Phys. Chem. 41, 525-527 (1990).</li>
<li>Hamley, I. W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHamley%2C+IW+%22The+Physics+of+Block+Copolymers%22">The Physics of Block Copolymers</a>. , Oxford University Press. (1998).</li>
<li>Abetz, V., Simon, P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAbetz%2C+V+%22Advances+in+Polymer+Science%22">Advances in Polymer Science</a>. , Springer. Berlin / Heidelberg. (2005).</li>
<li>Hillmyer, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoporous+Materials+from+Block+Copolymer+Precursors%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">Nanoporous Materials from Block Copolymer Precursors.</a> Adv. Polym. Sci. 190, 137-181 (2005).</li>
<li>Mansky, P., Harrison, C. K., Chaikin, P. M., Register, R. A., Yao, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanolithographic+templates+from+diblock+copolymer+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanolithographic templates from diblock copolymer thin films.</a> Appl. Phys. Lett. 68, 2586-2588 (1996).</li>
<li>Hashimoto, T., Tsutsumi, K., Funaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoprocessing+Based+on+Bicontinuous+Microdomains+of+Block+Copolymers%3A+Nanochannels+Coated+with+Metals%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Nanoprocessing Based on Bicontinuous Microdomains of Block Copolymers: Nanochannels Coated with Metals.</a> Langmuir. 13, 6869-6872 (1997).</li>
<li>Chen, S. -Y., Huang, Y., Tsiang, R. C. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ozonolysis+efficiency+of+PS-b-PI+block+copolymers+for+forming+nanoporous+polystyrene%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Polym.+Sci.+A+Polym.+Chem%22%5BJournal%5D)">Ozonolysis efficiency of PS-b-PI block copolymers for forming nanoporous polystyrene.</a> J. Polym. Sci. A Polym. Chem. 46, 1964-1973 (2008).</li>
<li>Thurn-Albrecht, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscopic+Templates+from+Oriented+Block+Copolymer+Films%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Nanoscopic Templates from Oriented Block Copolymer Films.</a> Adv. Mater. 12, 787-791 (2000).</li>
<li>Park, M., Harrison, C., Chaikin, P. M., Register, R. A., Adamson, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Block+Copolymer+Lithography%3A+Periodic+Arrays+of+%7E1011+Holes+in+1+Square+Centimeter%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Block Copolymer Lithography: Periodic Arrays of ~1011 Holes in 1 Square Centimeter.</a> Science. 276, 1401-1404 (1997).</li>
<li>Cheng, J. Y., Ross, C. A., Thomas, E. L., Smith, H. I., Vancso, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+nanostructures+with+long-range+order+using+block+copolymer+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Fabrication of nanostructures with long-range order using block copolymer lithography.</a> Appl. Phys. Lett. 81, 3657-3659 (2002).</li>
<li>Voet, V. S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interface+Segregating+Fluoralkyl-Modified+Polymers+for+High-Fidelity+Block+Copolymer+Nanoimprint+Lithography%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Interface Segregating Fluoralkyl-Modified Polymers for High-Fidelity Block Copolymer Nanoimprint Lithography.</a> J. Am. Chem. Soc. 133, 2812-2815 (2011).</li>
<li>Zalusky, A. S., Olayo-Valles, R., Wolf, J. H., Hillmyer, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ordered+Nanoporous+Polymers+from+Polystyrene-Polylactide+Block+Copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Ordered Nanoporous Polymers from Polystyrene-Polylactide Block Copolymers.</a> J. Am. Chem. Soc. 124, 12761-12773 (2002).</li>
<li>Crossland, E. J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Bicontinuous+Double+Gyroid+Hybrid+Solar+Cell%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">A Bicontinuous Double Gyroid Hybrid Solar Cell.</a> Nano Lett. 9, 2807-2812 (2008).</li>
<li>Uehara, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size-Selective+Diffusion+in+Nanoporous+but+Flexible+Membranes+for+Glucose+Sensors%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Size-Selective Diffusion in Nanoporous but Flexible Membranes for Glucose Sensors.</a> ACS Nano. 3, 924-932 (2009).</li>
<li>Voet, V. S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly%28vinylidene+fluoride%29%2Fnickel+nanocomposites+from+semicrystalline+block+copolymer+precursors%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Poly(vinylidene fluoride)/nickel nanocomposites from semicrystalline block copolymer precursors.</a> Nanoscale. 5, 184-192 (2013).</li>
<li>Brinker, C. J., Scherer, J. W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrinker%2C+CJ+%22Sol-Gel+Science%3A+The+Physics+and+Chemistry+of+Sol-Gel+Processing%22">Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing</a>. , Academic Press. (1990).</li>
<li>Hsueh, H. -Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inorganic+Gyroid+with+Exceptionally+Low+Refractive+Index+from+Block+Copolymer+Templating%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Inorganic Gyroid with Exceptionally Low Refractive Index from Block Copolymer Templating.</a> Nano Lett. 10, 4994-5000 (2010).</li>
<li>Hsueh, H. -Y., Ho, R. -M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bicontinuous+Ceramics+with+High+Surface+Area+from+Block+Copolymer+Templates%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Bicontinuous Ceramics with High Surface Area from Block Copolymer Templates.</a> Langmuir. 28, 8518-8529 (2012).</li>
<li>Riedel, W. Electroless Nickel Plating. , (1991).</li>
<li>Mallory, G. O., Hajdu, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electroless+Plating%3A+Fundamentals+and+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22American+Electroplaters+and+Surface+Finishers+Society%22%5BJournal%5D)">Electroless Plating: Fundamentals and Applications.</a> American Electroplaters and Surface Finishers Society. , (1992).</li>
<li>Djokić, S. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDjoki%C4%87%2C+SS+%22Modern+Aspects+of+Electrochemistry%22">Modern Aspects of Electrochemistry</a>. , Springer US. (2002).</li>
<li>Djokić, S. S., Cavallotti, P. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDjoki%C4%87%2C+SS+%22Modern+Aspects+of+Electrochemistry%22">Modern Aspects of Electrochemistry</a>. , Springer. New York. (2010).</li>
<li>Crossland, E. J. W., Ludwigs, S., Hillmyer, M. A., Steiner, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+gyroid+forming+block+copolymer+templates%3A+effects+of+an+electric+field+and+surface+topography%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Control of gyroid forming block copolymer templates: effects of an electric field and surface topography.</a> Soft Matter. 6, 670-676 (2010).</li>
<li>Hsueh, H. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoporous+Gyroid+Nickel+from+Block+Copolymer+Templates+via+Electroless+Plating%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Nanoporous Gyroid Nickel from Block Copolymer Templates via Electroless Plating.</a> Adv. Mater. 23, 3041-3046 (2011).</li>
<li>Vukovic, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supramolecular+Route+to+Well-Ordered+Metal+Nanofoams%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Supramolecular Route to Well-Ordered Metal Nanofoams.</a> ACS Nano. 5, 6339-6348 (2011).</li>
<li>Mao, H., Hillmyer, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Macroscopic+samples+of+polystyrene+with+ordered+three-dimensional+nanochannels%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Macroscopic samples of polystyrene with ordered three-dimensional nanochannels.</a> Soft Matter. 2, 57-59 (2006).</li>
<li>Kobayashi, Y., Tadaki, Y., Nagao, D., Konno, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deposition+of+Gold+Nanoparticles+on+Polystyrene+Spheres+by+Electroless+Metal+Plating+Technique%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Conf.+Ser%22%5BJournal%5D)">Deposition of Gold Nanoparticles on Polystyrene Spheres by Electroless Metal Plating Technique.</a> J. Phys. Conf. Ser. 61, 582-586 (2007).</li>
<li>Finnefrock, A. C., Ulrich, R., Toombes, G. E., Gruner, S. M., Wiesner, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+plumber%27s+nightmare%3A+a+new+morphology+in+block+copolymer-ceramic+nanocomposites+and+mesoporous+aluminosilicates%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">The plumber's nightmare: a new morphology in block copolymer-ceramic nanocomposites and mesoporous aluminosilicates.</a> J. Am. Chem. Soc. 125, 13084-13093 (2003).</li>
<li>Tyler, C. A., Morse, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orthorhombic+Fddd+network+in+triblock+and+diblock+copolymer+melts%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Orthorhombic Fddd network in triblock and diblock copolymer melts.</a> Phys. Rev. Lett. 94, 208-302 (2005).</li>
<li>Ranjan, A., Morse, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Landau+theory+of+the+orthorhombic+Fddd+phase%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+E%22%5BJournal%5D)">Landau theory of the orthorhombic Fddd phase.</a> Phys. Rev. E. 74, 011803(2006).</li>
<li>Kim, M. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stability+of+the+Fddd+Phase+in+Diblock+Copolymer+Melts%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Stability of the Fddd Phase in Diblock Copolymer Melts.</a> Macromolecules. 41, 7667-7670 (2008).</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak sprzecznych interesów finansowych.

Kompleksy supramolekularne są z powodzeniem stosowane jako prekursory dobrze uporządkowanych nanopianek metalowych. W tej metodzie kluczowym krokiem jest pozyskanie odpowiedniego szablonu, czyli szablonu z morfologią żyroidalną. Na schemacie fazowym kopolimerów blokowych obszar żyroidalny jest bardzo mały i raczej trudny do celu. Oznacza to, że jeśli jako materiały wyjściowe stosuje się konwencjonalne kopolimery blokowe, dość skomplikowaną syntezę należy powtarzać, aż do osiągnięcia pożądanego składu, który daje...

Istnieje kilka dostępnych technik wytwarzania nanopianek metalowych: dealloying1-3, podejście zol-żel4,5, nanosmelting6,7 i synteza spalania8. W procesie dealloyingu materiałem wyjściowym jest zwykle stop dwuskładnikowy, na przykład stop srebra i złota. Mniej szlachetny metal, w tym przypadku srebro, można usunąć chemicznie lub elektrochemicznie, co skutkuje nieuporządkowaną porowatą pianką złotą z nanowymiarowymi więzadłami. W syntezie spalania metal miesza się z energetycznym prekursorem, który podczas jego rozkładu uwalnia energię i napędza tworzenie nanopianki metalowej8. Badania nad zachowaniem mechanicznym pianek metalowych wskazują, że w architekturach nieuporządkowanych naprężenia nie mogą być efektywnie przenoszone z nanoskali więzadła na ogólną makroskalę9-11.W związku z tym oczekuje się, że dobrze uporządkowane nanopianki metalowe będą miały lepsze właściwości mechaniczne w porównaniu z nieuporządkowanymi.
Idea tutaj przedstawiona polega na wykorzystaniu kopolimerów blokowych, które same się organizują w uporządkowane nanostruktury jako prekursory nanopianek metalowych. W zależności od składu kopolimeru blokowego, całkowitej liczby jednostek monomeru i stopnia odpychania między chemicznie połączonymi blokami, pojawiają się różne morfologie, takie jak: kulista, cylindryczna, blaszkowata, podwójnie żyroidowa, sześciokątnie perforowana blaszka i inne12-14. Ponadto bloki polimerowe mogą ulegać selektywnej degradacji, co prowadzi do powstania materiałów nanoporowatych15. Do najczęściej stosowanych metod należą: ozonoliza16-18, naświetlanie promieniami UV19, trawienie jonami reaktywnymi20-22 i rozpuszczanie23-26. Powstałe porowate struktury można zasypywać różnymi materiałami nieorganicznymi. Tlenki metali (np. SiO2, TiO2) są zwykle wprowadzane metodą zol-żel do kanałówmatrycy 27-29. Powlekanie elektrochemiczne i bezprądowe jest powszechnie stosowane do osadzania metalu w lub na matrycach30-33. Na koniec pozostały polimer można usunąć z polimerowo-nieorganicznej nanohybrydy poprzez pirolizę2, rozpuszczenie34,35, degradację UV28,29 itp.
W naszym podejściu zaczynamy od supramolekularnego kompleksu polistyren-blok-poli(4-winylopirydyna) (PS-b-P4VP) kopolimeru diblokowego i amfifilowych cząsteczek pentadelkilofenolu (PDP). Kompleks ten jest wynikiem wiązania wodorowego między pierścieniami PDP i pirydyny (ryc. 1a). Skład kopolimeru bloku startowego oraz ilość dodanego PDP dobiera się w taki sposób, aby otrzymany układ samoorganizował się w biciągłej morfologii podwójnego żyroskopu z siecią PS i matrycą P4VP(PDP) (rysunek 1b). Cząsteczki PDP ulegają selektywnemu rozpuszczeniu w etanolu, a łańcuchy P4VP zapadają się w sieć PS (ryc. 1c). Następnie, przy użyciu metody galwanizacji bezprądowej, nikiel osadza się w porach szablonu (rysunek 1d). Po usunięciu pozostałego polimeru w procesie pirolizy otrzymuje się dobrze uporządkowaną żyroidalną nanopiankę niklową (rysunek 1e).

<table><tbody><tr><td colspan="4">Reagent</td></tr><tr><td>PS-b-P4VP, CAS: 26222-40-2</td><td>Polymer Source Inc.</td><td>P9009-S4VP P136-S4VP P5462-S4VP P3912-S4VP</td><td>dodatkowe informacje znajdują się w osobnej tabeli</td></tr><tr><td>PDP</td><td>Aldrich</td><td>P4402-100G-A</td><td>dwukrotnie rekrystalizowany z eteru naftowego</td></tr><tr><td>SnCl2</td><td>Acros Organics</td><td>196981000</td><td></td></tr><tr><td>PdCl2</td><td>Aldrich</td><td>76050</td><td></td></tr><tr><td>NiSO4&bull; H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>227676</td><td></td></tr><tr><td>Kwas mlekowy</td><td>Aldrich</td><td>W261106</td><td></td></tr><tr><td>Sól trisodowa kwasu cytrynowego</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C3674</td><td></td></tr><tr><td>Boran dimetyloamina</td> complex <td>Aldrich</td><td>180238</td><td></td></tr><tr><td>b-P4VP numer katalogowy</td><td>Mn (PS), g/mol</td><td><silny>Mn(P4VP), g/mol<</td><td>silny>PDI</silny></td></tr><tr><td>P9009-S4VP</td><td>24000</td><td>9500</td><td>1.1</td></tr><tr><td>P136-S4VP</td><td>31900</td><td>13200</td><td>1.08</td></tr><tr><td>P5462-S4VP</td><td>37500</td><td>16000</td><td>1.3</td></tr><tr><td>P3912-S4VP</td><td>41500</td><td>17500</td><td>1.07</td></tr></tbody></table>

Żyroidalne nanostruktury niklowe z supramolekuł kopolimeru dibloku

Gyroid Nickel Nanostructures from Diblock Copolymer Supramolecules

Nanoporowate pianki metalowe posiadają unikalną kombinację właściwości - są aktywne katalitycznie, przewodzą ciepło i elektrycznie, a ponadto mają wysoką porowatość, wysoki stosunek powierzchni do objętości i wytrzymałości do masy. Niestety, powszechne metody wytwarzania nanostruktur metalicznych powodują, że materiały mają wysoce nieuporządkowaną architekturę, co może mieć niekorzystny wpływ na ich właściwości mechaniczne. Kopolimery blokowe mają zdolność samoorganizacji do uporządkowanych nanostruktur i mogą być stosowane jako szablony do otrzymywania dobrze uporządkowanych nanopianek metalowych. W tym artykule opisano zastosowanie kompleksu supramolekularnego na bazie kopolimeru blokowego - polistyren-blok-poli(4-winylopirydyna)(pentadelopilofenol) PS-b-P4VP(PDP) - jako prekursora dobrze uporządkowanej nanopianki niklowej. Kompleksy supramolekularne wykazują zachowanie fazowe podobne do konwencjonalnych kopolimerów blokowych i mogą samoorganizować się w biciągłą morfologię żyroidalną z dwiema sieciami PS umieszczonymi w matrycy P4VP (PDP). PDP można rozpuścić w etanolu, co prowadzi do powstania porowatej struktury, którą można zasypać metalem. Za pomocą techniki powlekania bezprądowego nikiel można wprowadzić do kanałów szablonu. Wreszcie, pozostały polimer można usunąć w drodze pirolizy z polimerowo-nieorganicznej nanohybrydy, w wyniku czego powstaje nanoporowata pianka niklowa o odwróconej morfologii żyroidalnej.

Morfologię kompleksów supramolekularnych PS-b-P4VP(PDP)x badano za pomocą TEM oraz SAXS. Rysunki 2a i 2b przedstawiają typowe wzory gyroidalne reprezentatywnego kompleksu supramolekularnego: wzory podwójnej fali oraz koła wozowego, które znane są jako projekcje przez odpowiednio płaszczyznę (211) i (111) komórki elementarnej gyroidu. Domeny bloku PS są jasne, natomiast domeny bloku P4VP(PDP)x są ciemne ze względu na barwienie jodem. Rysunek 2c przedstawia wzór p...

Ten artykuł opisuje przygotowanie dobrze uporządkowanych nanopianek niklowych poprzez bezprądowe osadzanie metalu na nanoporowatych szablonach uzyskanych z samodzielnie składających się supramolekuł na bazie kopolimeru diblokowego.

Nanoporous metal foams possess a unique combination of properties - they are catalytically active, thermally and electrically conductive, and furthermore, ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest przygotowanie uporządkowanych nanopian metalicznych, zaczynając od kompleksu supramolekularnego, polistyrenu block poly for vinyl purine penedes LPH phenol. Osiąga się to najpierw poprzez dobór odpowiednich parametrów układu, które doprowadzą do powstania morfologii podwójnej żyroidy w kompleksach supramolekularnych. Drugim krokiem jest selektywne usunięcie jednego z komponentów kompleksu, a mianowicie penad sylph phenol, który stanowi część macierzy żyroidalnej.Następnie porowaty szablon jest wypełniany niklem za pomocą procedury galwanicznej. Ostatnim etapem jest usunięcie pozostałego polimeru poprzez pirolizę w temperaturze 350 °C. W rezultacie synteza sterowana szablonem z blokowego kopolimeru jest wykorzystywana do wytwarzania uporządkowanych nanoporowatych pian metalicznych o morfologii odwrotnego żyroskopu.Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami jest możliwość uzyskania w prosty sposób morfologii podwójnego gyroidu w polimerach blokowych. Następnie, po otrzymaniu morfologii podwójnego gyroidu, możemy namoczyć próbkę w etanolu, a następnie w bardzo prosty sposób usunąć amfifilowy pandaol. Po uzyskaniu struktury p

gyroid-nickel-nanostructures-from-diblock-copolymer-supramolecules

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Struktury nanoniklowe Gyroid z supramolekuł kopolimerów diblokowatych

Opisano prostą i ogólną metodę manualnej syntezy peptoidów z wykorzystaniem podstawowego sprzętu i dostępnych komercyjnie odczynników, co umożliwia łatwą syntezę peptoidów w większości laboratoriów. Opisano syntezę, oczyszczanie i charakterystykę amfifilowego peptoidu 36-meru, a także jego samoorganizację w wysoko uporządkowane nanoarkusze.

Synteza peptoidów metodą submonomerową w fazie stałej oraz ich samoorganizacja w wysoko uporządkowane nanoarkusze

Niniejszy artykuł opisuje metodę nanoprecypitacji do syntezy nanocząsteczek polimerowych z wykorzystaniem kopolimerów diblokowych. Omówimy syntezę kopolimerów diblokowych, technikę nanoprecypitacji oraz potencjalne zastosowania.

Formułowanie diblokowych nanocząstek polimerowych za pomocą techniki nanoprecypitacji

Celem niniejszego eksperymentu jest określenie i kontrolowanie wielkości, kształtu oraz stabilności samoorganizujących się amfifili dyskotycznych w wodzie. W przypadku wodnych polimerów supramolekularnych osiągnięcie takiego poziomu kontroli jest bardzo trudne. Zastosowano strategię wykorzystującą zarówno oddziaływania odpychające, jak i przyciągające. Techniki eksperymentalne użyte do charakterystyki tego układu mają szerokie zastosowanie.

Kontrola rozmiaru, kształtu i stabilności polimerów supramolekularnych w wodzie

Bezpośredni zapis laserem femtosekundowym jest często wykorzystywany do tworzenia trójwymiarowych (3D) wzorów w polimerach i szkle. Jednakże formowanie metali w 3D wciąż stanowi wyzwanie. Opisujemy metodę wytwarzania nanostruktur srebrnych osadzonych w matrycy polimerowej przy użyciu lasera femtosekundowego o długości fali 800 nm.

Metoda wytwarzania rozłącznych nanostruktur srebrowych w 3D

Opisujemy eksperymentalne szczegóły syntezy wzorcowych i rekonfigurowalnych cząstek z dwuwymiarowych (2D) prekursorów. Metodologia ta może być stosowana do tworzenia cząstek o różnych kształtach, w tym wielościanów i urządzeń chwytających, w skalach długości od mikro do centymetrów.

Inspirowany origami samomontaż wzorzystych i rekonfigurowalnych cząstek

Ten artykuł opisuje tworzenie wysoce uporządkowanych struktur opartych na peptydach poprzez spontaniczny proces samoorganizacji. Metoda wykorzystuje dostępne na rynku peptydy i powszechnie stosowany sprzęt laboratoryjny. Technika ta może być stosowana do wielu różnych peptydów i może prowadzić do odkrycia nowych zespołów opartych na peptydach.

Tworzenie uporządkowanych struktur biomolekularnych przez samoorganizację krótkich peptydów

Raportujemy protokoły "polimeryzacji" różnych typów nanocząsteczek metalowych w kapsułkach polimerowych w długie łańcuchy "homo-" i "kopolimerów".

Wykorzystanie nanocząstek metali pokrytych blokiem polistyrenu (kwas akrylowy) jako monomerów do ich homo- i kopolimeryzacji

Tutaj prezentujemy protokół do przygotowania i wizualizacji struktur drugorzędnych (np. włókien, architektur toroidalnych i nanosfer) pochodzących z polikarmidów spiralnych. Wykazano, że morfologia charakteryzująca się zarówno mikroskopią sił atomowych (AFM), jak i skaningową mikroskopią elektronową (SEM) zależy od struktury molekularnej, stężenia i wybranego rozpuszczalnika.

Samoorganizujące się morfologie otrzymane z helikalnych kopolimerów polikarbodimidu i ich pochodnych triazolowych

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania wielościanów 3D na bazie grafenu za pomocą samoczynnego składania podobnego do origami.

Wytwarzanie trójwymiarowych wielościanów na bazie grafenu za pomocą samoczynnego składania podobnego do origami

Samoorganizacja sterowana krystalizacją (CDSA) wykazuje unikalną zdolność do wytwarzania cylindrycznych nanostruktur o wąskich rozkładach długości. Wykazano organokatalizowaną polimeryzację ε-kaprolaktonu z otwarciem pierścienia oraz późniejsze wydłużenia łańcuchów metakrylanu metylu i N,N-dimetyloakrylamidu. Przedstawiono żywy protokół CDSA, który wytwarza cylindry monodyspersyjne o długości do 500 nm.

Synteza monodyspersyjnych cylindrycznych nanocząstek poprzez samoorganizację biodegradowalnych kopolimerów blokowych sterowaną krystalizacją

Połączenie syntezy wspomaganej roztworem i powierzchniowo otwiera nowe kierunki w atomowo precyzyjnej syntezie nanostruktur. Skaningowa mikroskopia tunelowa (STM) uzupełniona o bezkontaktową mikroskopię sił atomowych (nc-AFM) umożliwia szczegółową charakterystykę nowo zaprojektowanych i wygenerowanych nanoobiektów na bazie węgla.

Mikroskopowa wizualizacja porowatych nanografenów zsyntetyzowanych przez połączenie roztworu i chemii powierzchniowej

Poznaj metodę wytwarzania uporządkowanych nano-pianek niklowych z supramolekularnych kompleksów kopolimerów dibloku. Technika obejmuje depozycję bezprądową niklu na nanoporowatych matrycach i pirolizę polimeru.

Żyroidalne nanostruktury niklowe z supramolekuł kopolimeru dibloku

Przeglądaj więcej filmów