Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

Gyroid Nickel nanostrukturer fra diblock copolymer Supramolecules

Published: April 28, 2014 doi: 10.3791/50673
Automatic Translation
1, 2, 1, 3, 2, 1, 1
1Department of Polymer Chemistry, Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen, 2Materials Science, Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen, 3ICTM - Center for Catalysis and Chemical Engineering

Summary

Denne artikkelen beskriver utarbeidelse av velordnet nikkel nanofoams via strømløs metall avlegging på nanoporøse maler hentet fra selv montert diblock copolymer basert supramolecules.

Abstract

Nanoporøse metall skum har en unik kombinasjon av egenskaper - de er katalytisk aktivt, termisk og elektrisk ledende, og videre, har høy porøsitet, høy overflate-til-volum-og styrke-til-vekt-forhold. Dessverre, felles tilnærming for utarbeidelse av metalliske nanostrukturer gjengi materiale med svært uordnede arkitektur, noe som kan ha en negativ effekt på deres mekaniske egenskaper. Blokkopolymerer har muligheten til å selv montere inn bestilt nanostrukturer og kan brukes som maler for utarbeidelse av velordnet metall nanofoams. Her beskriver vi bruk av en blokk kopolymer basert supra kompleks - polystyren-block-poly (4-vinylpyridine) (pentadecylphenol) PS-b-P4VP (PDP) - som en forløper for velordnet nikkel nanofoam. De supramolekylære komplekser utviser en faseoppførsel lik konvensjonell blokkopolymerer og kan selv montere inn den bikontinuerlig gyroid morfologi viddh to PS nettverk er lagt inn i en P4VP (PDP) matrise. PDP kan være oppløst i etanol som fører til dannelsen av en porøs struktur som kan bli fylt igjen med metall. Ved hjelp av strømløs pletteringsteknikk, kan nikkel innføres i malens kanaler. Til slutt kan de gjenværende polymer fjernes via pyrolyse av polymeren / uorganisk nanohybrid resulterer i nanoporøse nikkelskum med invers gyroid morfologi.

Introduction

Det finnes flere teknikker for utarbeidelse av metall nanofoams: dealloying 1-3, nærmer sol-gel 4,5, nanosmelting 6,7, og forbrenning syntese åtte. I dealloying prosessen, er utgangsmaterialet vanligvis en binær legering, eksempelvis en legering av sølv og gull. Jo mindre edelmetall, sølv i dette tilfellet, kan fjernes enten kjemisk eller elektrokjemisk resulterer i en unormal porøst gull-skum med nanosized leddbånd. I forbrenning syntese, er metall blandet med en energisk forløper som frigjør energi i løpet av sin nedbrytning og driver dannelsen av metall nanofoam åtte. Studier av den mekaniske oppførsel av metallskum tyder på at i uordnede arkitekturer påkjenninger ikke kan overføres effektivt fra ligament nanoskala til den generelle macroscale 9-11. Således velordnet metall nanofoams ventes å ha overlegne mekaniske egenskaper i forhold tiluordnede seg.

Ideen representert her er å ansette blokkopolymerer som selv samler inn bestilte nanostrukturer som forløpere til metall nanofoams. Avhengig av sammensetningen av en blokk-kopolymer, det totale antall av monomerenheter og graden av frastøtning mellom de kjemisk forbundne blokker, vises forskjellige morfologier for eksempel: sfærisk, sylindrisk, lamellære, dobbelt gyroid, hexagonally perforert lamellær, og andre 12-14 . Videre kan polymer blokker bli degradert selektivt fører til nanoporøse materialer 15. De vanligste metodene er: ozonolyse 16-18, UV bestråling 19, reaktiv ion etsing 20-22, og oppløsning 23-26. De genererte porøse strukturer kan bli fylt igjen med forskjellige uorganiske materialer. Metalloksider (f.eks SiO 2, TiO 2) er vanligvis introdusert via sol-gel metode inn i malen kanalene 27-29. Electrochemical og electro plating blir ofte brukt for å deponere metall inn i eller på maler 30-33. Til slutt kan de gjenværende polymer fjernes fra polymer / uorganisk nanohybrid via pyrolyse 2, 34,35 oppløsning, UV-nedbrytning 28,29 osv.

I vår tilnærming, starter vi fra en supra kompleks av polystyren-blokk-poly (4-vinylpyridine) (PS-b-P4VP) diblock copolymer og amfifil pentadecylphenol (PDP) molekyler. Dette komplekset er et resultat av hydrogenbinding mellom PDP-og pyridinringene (Figur 1a). Sammensetningen av startblokk-kopolymer og mengden av tilsatt PDP er valgt på en slik måte at de oppnådde system selv setter sammen i bikontinuerlig dobbelt gyroid morfologi med en PS-nettverk og en P4VP (PDP) matrise (Figur 1b). PDP-molekyler bli selektivt oppløst i etanol og P4VP kjedene kollaps på PS nettverk (Figur 1c). Deretter, ved hjelp av strømløs pletteringsmetode, er nikkel deponert i porene i malen (Fig. 1d). Etter fjerning av den resterende polymer via pyrolyse, er et ordnet gyroid nikkel nanofoam erholdt (figur 1e).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

En. Utarbeidelse og karakterisering av PS-b-P4VP (PDP) Komplekser med Double Gyroid morfologi

  1. Vei opp polystyren-blokk-poly (4-vinylpyridin) (PS-b-P4VP) og pentadecylphenol (PDP, M r = 304,51 g / mol). For å oppnå den gyroid morfologi, nøye velger mengden av PDP bør være (vektfraksjon av P4VP (PDP)-blokken (f P4VP (PDP)) bør være ca. 0,6 i henhold til fasediagrammet for lineære AB diblokk-kopolymerer). Vanligvis er 0,15 til 0,2 g av en PS-b-P4VP fører til PS-b-P4VP (PDP) filmer 50 til 100 um tykke (gitt at diameteren til en petriskål som brukes i trinn 1.3 er 5-6 cm). Beregne mengden av PDP etter følgende ligninger:
    Ligning 1
    Ligning 2
    Ligning 3
  2. Oppløs PS-b-P4VP og PDP i kloroform og omrør den for et par timer ved romtemperatur. Opprettholde konsentrasjonen av polymer under 2 vekt-% for å sikre den homogene kompleks dannelse.
  3. Hell blandingen i en glasspetriskål.
  4. Sett fatet i en mettet kloroform atmosfære.
  5. Etter ca en uke, ta ut petriskål. En film av det supramolecular komplekset dannes.
  6. Tørk filmen i vakuum ved 30 ° C over natten.
  7. Plasser filmen i en spesielt utformet beholder, fjerne luft fra beholderen og så fylle den med nitrogen. Anneal filmen i 4 dager i ovnen ved 120 ° C under N2 atmosfære med 1 bar overtrykk.
  8. Skjær lite stykke av filmen, bygge inn i epoxy og kurere det over natten ved 40 ° C.
  9. Mikrotomen prøven til en tykkelse på omtrent 80 nm ved bruk av en diamantkniv ved romtemperatur. The microtomed delen vil flyte på vann. Plukk dem opp og legg på Cu nett.
  10. Sett nett inneholder microtomed seksjoner i en krukke med jod. Etter 45 min prøvene er farget og ferdig for transmisjonselektronmikroskopi.
  11. Sett Cu nett med fargete snitt i transmisjonselektronmikroskop opererer på en akselererende spenning på 120 kV og bilde prøven.
  12. Sett stykke av filmen (erholdt etter trinn 1.7) inn i prøveholderen for liten vinkel røntgen-spredning og festes med en Kapton tape. Plasser forberedt prøveholderen inn i maskinen for SAXS. Åpne X-ray lukker og erverve 2D spredning mønsteret. Integrere den oppnådde 2D mønster og analysere posisjonen av toppene i 1D mønster.

2. Generation og karakterisering av porøse strukturen

  1. Sett stykke av filmen (erholdt etter trinn 1.7) i etanol og holde det i tre dager.
  2. Tørk prøven.
  3. PrePare for prøvene 1 H NMR-målinger. Oppløs PDP pulver, PS-b-P4VP pulver, supra kompleks PS-b-P4VP (PDP) (etter trinn 1.7) og porøs film (etter trinn 2.2) i CDCI3. Record 1H NMR-spektra ved romtemperatur.
  4. Analyser PS-b-P4VP pulver, supra kompleks PS-b-P4VP (PDP) (etter trinn 1.7) og porøs film (etter trinn 2.2) ved differensial-scanning kalorimetri. Bruk en modulert modus med en varme / kjøle-hastighet på 1 ° C / min, en svingning amplitude på 0,5 ° C, og en svingning periode på 60 sek. Stabil prøvene ved -30 ° C, varme til 180 ° C, avkjøl til -30 ° C, og deretter varmes på nytt til 180 ° C. Bruk av data fra den andre oppvarmingssyklusen for analysen.
  5. Outgas den porøse prøven (etter trinn 2.2) i 8 timer ved romtemperatur og i 18 timer ved 70 ° C, og å utføre målingene nitrogenadsorpsjon ved 77 K.
  6. Bruk riktig programvare (for eksempel WinADP) og modeller for å analysere de innhentede isotermer.
  7. Tørk den porøse prøven (etter trinn 2.2) ved 50 ° C i 8 timer og avgass det ved romtemperatur og-trykk på 0,5 Pa i 2 timer.
  8. Utfør kvikksølv porosimetry.

Tre. Sette Nickel i Polymer Mal

  1. Vei opp tinnklorid (SnCl 2, M r = 189,60 g / mol), og fremstille en vandig oppløsning (0,1 M SnCl 2 / 0,1 M HCl; 1,896 g SnCl 2, 0,8 ml HCl og 100 ml H2O). Sett oppløsning på en riste over natten for å sikre fullstendig oppløsning av SnCl 2.
  2. Vei opp palladiumklorid (PdCl 2, M r = 177,33 g / mol), og fremstille en vandig løsning (0,0014 M PdCl 2 / 0,25 M HCl, 0,025 g PdCl 2, 2 ml HCl og 100 ml H2O).
  3. Forbered del 1 av nikkel plating bad: veie opp 6,78 g nikkelsulfat heksahydrat (NISO 4 • 6 H 2 O, M r = 2620,85 g / mol) og 2 g natrium-sitrat (Na 3 C 6 H 5 O 7, M r = 258,06 g / mol) og oppløse dem i 80 ml ​​vann. Til 828 pl 85% melkesyre (C 3-H 6 O 3, M r = 90,08 g / mol).
  4. Forbered del 2 av nikkelpletteringsbadet: vekt av 0,2 g boran-dimetylamin-komplekset ((CH 3) 2 NHBH 3, M r = 58,92 g / mol) og oppløse den i 20 ml vann. Boran dimethylamine kompleks skal håndteres i et godt ventilert avtrekkshette.
  5. Fordyp den porøse filmen (etter trinn 2.2) i den vandige oppløsning av tinnklorid (trinn 3.1) i 1 time.
  6. Skyll filmen grundig med deionisert vann.
  7. Fordyp filmen i den vandige oppløsning av palladium-klorid (trinn 3.2) i 1 time.
  8. Skyll filmen grundig med deionisert vann.
  9. Bland del 1 (3.3) og en del 2 (3.4) av nikkelpletteringsbadet. Juster pH-verdien til 7,0 ved hjelp av ammoniumhydroksyd.
  10. Fordyp filmen i nikkelpletteringsbadet i 1 time.
  11. Skyll filmen grundig med deionisert vann.
  12. Tørk prøven.
  13. Klargjør belagt prøven for elektronmikroskopi som beskrevet i trinn 1.8 til 1.9.
  14. Bilde-prøven som beskrevet i trinn 1.11.
  15. Sett Cu nett som inneholder deler av belagt prøven i høy oppløsning transmisjonselektronmikroskop. Acquire høyoppløselige TEM mikrografer. Observer prøven under mikroskop og velge området for elementær analyse av EDX (Energy Dispersive Analyse av røntgenstråler). Utfør EDX analyse av det valgte område og analysere det oppnådde mønster.

4. Eksponering av Inverse Gyroid Nickel Foam

  1. Sett nikkelbelagt film (etter trinn 3.12) i en ovn ved 350 ° C og holde den fra 1 time til 4 dager.
  2. Fest prøven til prøveholderen ved hjelp av en sølvpasta.
  3. Sett prøven i scanning elektron microscope. Skaffe flere bilder av prøven.
  4. Sett prøven i scanning elektronmikroskop. Observer prøven under mikroskop og velge området for elementær analyse av EDX. Utfør EDX analyse av det valgte område og analysere det oppnådde mønster.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Morfologi av supramolekylære komplekser PS-b-P4VP (PDP) x er undersøkt av TEM og SAXS figur 2a og 2b viser typiske gyroid mønstre av en representant supra kompleks:. Dobbel-wave og vogn-hjul mønstre som er kjent for å representere Anslagene gjennom (211) og (111) planet til den gyroid enhetscelle, henholdsvis. PS-blokk-domener vises lyse mens P4VP (PDP) x blokk domener virker mørke på grunn av jod-farging. Figur 2c viser det doble bølgemønster med en annen gyroid prøve av hvilke periodisiteten er redusert med en faktor på to. SAXS topper ved stillinger: √ 6Q *, √ 8q *, √ 14q *, √ 22q *, og √ 50Q * bekrefte bikontinuerlig Ia 3 d morfologi av utvalget (figur 2d).

Den fullstendige fjerning av PDP ved å utsette PS-b-P4VP (PDP) x kompleks til etanol er påvist ved enH NMR og DSC. Etter etanol-behandling, signaliserer alle 1H NMR karakteristisk for PDP er fraværende, og spekteret av diblokk-kopolymeren utvinnes. I tillegg DSC data antyder at den termiske oppførsel av etanol behandlet prøve og at av diblokk-kopolymeren er identiske. Teksturelle egenskaper for representative porøse gyroid malen blir bestemt ved nitrogen adsorpsjon og kvikksølv porosimetry. BET spesifikt overflateareal på 104 m 2 / g er nokså høy, malen opptar nesten 60 vol%, den gjennomsnittlige porediameter er 40 nm, og pore-størrelsesfordelingen er svært smale (fig. 3).

Forut for strømløs belegging, er Pd-katalysator avsatt på gyroid mal overflaten for å styre den selektive nikkel ion reduksjon. Suksessivt fyller nikkel metall porene i polymeren malen. Figur 4a representerer TEM-mikrofotografi av unstained forniklet gyroid prøven og contrast i bildet stammer fra metall deponert i nanochannels. I tillegg bekrefter de karakteristiske vogn-hjulet mønster bevaring av den doble gyroid morfologi i løpet av behandlingstrinnene. HR TEM-mikrografer (fig. 4b og 4c) viser forholdsvis store, sammenknyttede Ni krystallitter og EDX-analyse (figur 4d) viser den kjemiske sammensetningen av den belagte prøven. Som forventet, er fremtredende karbon og nikkel stopper observert, sammen med det oksygen topp som indikerer oksydasjon av nikkel nanofoam ved oppbevaring i luft.

Til slutt blir den gjenværende polymer dekomponeres ved oppvarming av isotermisk ved 350 ° C i minst en halv time, intakt forlater nikkelnettet. Den eksponerte nikkel replika bevarer den inverse gyroid morfologi som bekreftet ved SEM (figur 5).

Figur 1 Figur 1. Skjematisk fremstilling av preparatet gyroid metallisk nanofoam. (A) Kjemisk struktur av supra kompleks PS-b-P4VP (PDP) x. (B) bikontinuerlig gyroid morfologi av PS-b-P4VP (PDP) x viser PS (blå) og P4VP (PDP) x (oransje) segmenter. (C) Nanoporøse malen etter at PDP fjerning. (D) Ved strømløs avsetning, blir hulrommene mellom PS strevere fylt med nikkel. (E) Gyroid nikkel nanofoam etter polymer mal fjerning av pyrolyse. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet. .

Fig. 2 Figur 2. (A, b) TEM-mikrografer av PS-b-P4VP (PDP) x prøven med x = 1,5, f P4VP (PDP) = 0,69, og M total = 135 000 g / mol, som representerer den dobbeltbølge og den vogn-hjulet gyroid mønsteret, hhv. (c, d) TEM mikrografi og SAXS mønster av gyroid PS-b-P4VP (PDP) x prøven med x = 0,8, f P4VP (PDP) = 0,59, og M = 90 600 g totalt mol -1. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet. .

Figur 3 Fig. 3. Porestørrelsesfordeling av det porøse gyroid mal avledet fra PS-b-P4VP (PDP) x kompleks med x = 1,0, f P4VP (PDP) = 0,62, og M total = 83300 g / mol. Grafen representerer den deriverte av den kumulative porevolum vs pore diameter. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Figur 4 (a) TEM-bilde av unstained forniklet gyroid polymer mal avledet fra PS-b-P4VP (PDP) x kompleks med x = 1,0, f P4VP (PDP) = 0,62, og M. (B, c) HR-TEM-bilder som viser forholdsvis store og innbyrdes Ni krystallitter. (D) EDX mønster av nikkelbelagt prøven viser fremtredende topper karbon og nikkel, sammen med det oksygen topp som indikerer oksydasjon av nikkel nanofoam ved oppbevaring i luft. Kobberet peak stammer fra nettet anvendes som en støtte. Den forniklet prøven (b, c, d) er avledet fra PS-b-P4VP (PDP) x kompleks med x = 0,8, f P4VP (PDP) = 0,59 og M total = 90 600 g mol -1. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5 Figur 5. SEM mikrografer av den inverse gyroid nikkel kopi avledet fra PS-b-P4VP (PDP) x kompleks med x = 1,5, f P4VP (PDP) = 0,69 og M total = 135 000 g / mol. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Tallene er gjengitt med tillatelse 36. Copyright 2011 American Chemical Society.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Supramolekylære komplekser er med hell brukes som forløpere for velordnet metall nanofoams. I denne metoden, er det avgjørende skritt for å skaffe deg riktig mal, dvs. en mal med gyroid morfologi. I fasediagrammet av blokk-kopolymerer på gyroid regionen er svært liten, og det er ganske vanskelig å målrette. Dette betyr at dersom konvensjonelle blokk-kopolymerer anvendes som utgangsmaterialer, har ganske utførlig syntese gjentas inntil den ønskede sammensetning, som gir opphav til den gyroid morfologi, er nådd. I PS-b-P4VP (PDP)-komplekser forskjellige sammensetninger, og således forskjellige morfologier kan oppnås meget enkelt - ved å endre mengden av tilsatt PDP. Selv om en gyroid område i fasediagram av PS-b-P4VP (PDP)-komplekser er ganske små i tillegg, er det mulig å oppnå gyroid komplekser med forskjellige domenestørrelser. Det er også svært viktig å innse at i en konvensjonell diblock kopolymer med en gyroid morfologi, opptar minoritetsnettverkskomponenten ca. 35 vol% og et flertall matrise komponent ca. 65 vol%. Således fjerning av matrisen vil resulterer i en svært porøs mal og tilsvarende langt mindre porøse metallnanostrukturen. Her vi fjerner bare en del av matrisen, og følgelig vil porøsiteten av den endelige metallskum være høyere enn 50 vol% som er høy nok til å oppfylle de generelt krav til dannelse av en metall nanofoam 5. Videre, i en konvensjonell blokk-kopolymer tilnærming, hvis polyetylenoksyd (PEO) eller polylaktisk syre (PLA) blokker er fjernet fra PS-b-PEO eller PS-b-PLA 37, det resulterende PS hydrofob overflate av den porøse malen vil kreve modifikasjon før strømløs plating 38. Her, tilstedeværelse av den polare P4VP korona på malen overflate letter inntrengningen av vann-baserte reagenser som brukes i strømløs beleggingsprosess og eliminerer denne MODIFIKASJpå trinnet.

Metal nanofoams, som et nytt og utvikle klasse av materialer, forventes å endres og forbedres i nær fremtid for å møte de spesielle behovene. Deres kjemiske sammensetning kan varieres, og for eksempel, Au, Ag, Cu, Co, osv.. nanofoams kan være forberedt. I tillegg kan blokk-kopolymer som sjablongmiddel kombineres med dealloying fører til hierarkisk porøse metall nanofoams. Metalliske legeringer (f.eks Au, Ag) kan bli satt inn i kanaler av et blokk-kopolymer-mal via strømløs belegging metode. Etter polymer degradering, kan en mindre edle metall (f.eks Ag) fjernes ved dealloying resulterer i hierarkisk porøse Au nanofoam. Videre kan strukturen av metall nanofoam være innstilt ved variasjon av morfologien av start-blokk-kopolymer. Foruten gyroid fase, blokkopolymer morfologi som rørlegger mareritt 39 eller orthorhombic Fddd nettverk40-42 er interessante kandidater for metall nanofoam forberedelse. Feltet av metall nanofoams er fortsatt dårlig undersøkt, og det er forventet å bringe de spennende funn i fremtiden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer ingen konkurrerende økonomiske interesser.

Acknowledgments

Vi erkjenner økonomisk støtte ved Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Reagents
PS-b-P4VP, CAS: 26222-40-2 Polymer Source Inc. P9009-S4VP
P136-S4VP
P5462-S4VP
P3912-S4VP		 additional information are provided in a separate table
PDP Aldrich P4402-100G-A recrystallized twice from petroleum ether
SnCl2 Acros Organics 196981000
PdCl2 Aldrich 76050
NiSO4•H2O Sigma-Aldrich 227676
Lactic acid Aldrich W261106
Citric acid trisodium salt Sigma-Aldrich C3674
Borane dimethyl amine complex Aldrich 180238
PS-b-P4VP catalogue number Mn (PS), g/mol Mn(P4VP), g/mol PDI
P9009-S4VP 24000 9500 1.1
P136-S4VP 31900 13200 1.08
P5462-S4VP 37500 16000 1.3
P3912-S4VP 41500 17500 1.07

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

Kjemi polymerer polymer kompositter skum materiale blokkopolymerer selv-montering supramolecules gyroid nanoporøse electro plating metall nanofoams
Gyroid Nickel nanostrukturer fra diblock copolymer Supramolecules
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Vukovic, I., Punzhin, S., Voet, V.… More

Vukovic, I., Punzhin, S., Voet, V. S. D., Vukovic, Z., de Hosson, J. T. M., ten Brinke, G., Loos, K. Gyroid Nickel Nanostructures from Diblock Copolymer Supramolecules. J. Vis. Exp. (86), e50673, doi:10.3791/50673 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter