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 Nanostructures fra diblokcopolymeren 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 artikel beskriver fremstillingen af velordnede nikkel Nanofoams via strømløs metal aflejring på nanoporøse skabeloner opnået fra selv-samlet diblokcopolymer baserede supramolecules.

Abstract

Nanoporøse metalskum besidder en unik kombination af egenskaber - de er katalytisk aktive, termisk og elektrisk ledende, og desuden har en høj porøsitet, højt overfladeareal-til-volumen og styrke-til-vægt-forhold. Desværre, fælles tilgange til forberedelse af metalliske nanostrukturer gengive materialer med meget uorganiseret arkitektur, som kan have en negativ indvirkning på deres mekaniske egenskaber. Blokcopolymerer har evnen til selv samle ind bestilt nanostrukturer og kan anvendes som skabeloner til fremstilling af velordnede metal Nanofoams. Her beskriver vi anvendelse af en blokcopolymer baseret supramolekylære kompleks - polystyren-block-poly (4-vinylpyridin) (pentadecylphenol) PS-b-P4VP (PDP) - som en forløber for velordnet nikkel nanofoam. De supramolekylære komplekser udviser en fase adfærd ligner konventionelle blokcopolymerer og kan selv samle ind den bikontinuerte gyroid morfologi with to PS netværk placeres i en P4VP (PDP) matrix. PDP kan opløses i ethanol, hvilket fører til dannelse af en porøs struktur, der kan efterfyldes med metal. Brug strømløs plettering teknik, kan nikkel indsættes i skabelonens kanaler. Endelig kan de resterende polymer fjernes via pyrolyse af polymer / uorganisk nanohybrid resulterer i nanoporøse nikkelskum med invers gyroid morfologi.

Introduction

Der er flere teknikker til rådighed for udarbejdelsen af metal Nanofoams: dealloying 1-3, sol-gel tilgange 4,5, nanosmelting 6,7, og forbrænding syntese 8.. I dealloying proces udgangsmaterialet er sædvanligvis en binær legering, for eksempel en legering af sølv og guld. Den mindre ædle metal, sølv i denne sag, kan fjernes enten kemisk eller elektrokemisk resulterer i en uordnet porøst guld skum med nanostørrelse ledbånd. Forbrænding syntese, metal er blandet med en energisk forstadium, der frigiver energi under nedbrydning og driver dannelsen af metal nanofoam 8. Undersøgelser vedrørende mekaniske opførsel af metalskum viser, at i uordnede arkitekturer belastninger ikke kan overføres effektivt fra ligament nanoskala til den samlede Makroskalaplacering 9-11. Således velordnede metal Nanofoams forventes at have overlegne mekaniske egenskaber i forhold tiluordnede dem.

Ideen er repræsenteret her, er at ansætte blokcopolymerer at selv samle ind bestilt nanostrukturer som forløbere for metal Nanofoams. Afhængig af sammensætningen af en blokcopolymer, det samlede antal monomerenheder, og omfanget af frastødning mellem de kemisk forbundne blokke forskellige morfologier forekomme såsom: sfærisk, cylindrisk, lamellar, dobbelt gyroid, Hexagonal perforeret lamellar, og andre 12-14 . Endvidere kan polymerblokke nedbrydes selektivt fører til nanoporøse materialer 15. De mest almindelige metoder er: ozonolyse 16-18, UV-bestråling 19, reaktiv ion ætsning 20-22, og opløsning 23-26. De genererede porøse strukturer kan tilbagefyldt med forskellige uorganiske materialer. Metaloxider (f.eks SiO 2, TiO 2) normalt indføres via sol-gel-metoden i skabelonens kanaler 27-29. Electrochemical og strømløs er almindeligt anvendt til at deponere metal i eller på skabeloner 30-33. Endelig kan de resterende polymer fjernes fra polymer / uorganiske nanohybrid via pyrolyse 2 opløsning 34,35, UV-nedbrydning 28,29 osv.

I vores tilgang, vi starter fra en supramolekylær kompleks af polystyren-block-poly (4-vinylpyridin) (PS-b-P4VP) diblokcopolymer og amfifile pentadecylphenol (PDP) molekyler. Dette kompleks er et resultat af hydrogenbinding mellem PDP og pyridinringe (figur 1a). Sammensætningen af startblokken copolymer og mængden af tilsat PDP vælges på en sådan måde, at de opnåede systemet selv samler i bikontinuerte dobbelt gyroid morfologi med et PS-netværk og et P4VP (PDP) matrix (figur 1b). PDP-molekyler bliver selektivt opløst i ethanol og P4VP kæder sammenbrud på PS netværk (Figur 1c). Efterfølgende anvendelse af strømløs plettering fremgangsmåde nikkel aflejres i porerne i skabelonen (figur 1d). Efter fjernelse af den resterende polymer via pyrolyse, er en velordnet gyroid nikkel nanofoam opnået (figur 1e).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1.. Forberedelse og karakterisering af PS-b-P4VP (PDP) komplekser med Double gyroid Morfologi

  1. Afvej polystyren-blok-poly (4-vinylpyridin) (PS-b-P4VP) og pentadecylphenol (PDP, Mr = 304,51 g / mol). For at opnå den gyroid morfologi, omhyggeligt vælge mængden af PDP burde være (vægtandelen af P4VP (PDP) blok (f P4VP (PDP)) være ca. 0,6 ifølge fasediagrammet af lineære AB diblokcopolymerer). Normalt, 0,15-0,2 g af et PS-b-P4VP fører til PS-b-P4VP (PDP) film 50-100 um (idet diameteren af en petriskål, der anvendes i trin 1.3 er 5-6 cm). Beregne mængden af ​​PDP i henhold til følgende ligninger:
    Ligning 1
    Ligning 2
    Ligning 3
  2. Opløs PS-b-P4VP og PDP i chloroform og rør det til et par timer ved stuetemperatur. Holde koncentrationen af ​​polymer under 2 vægt-% for at sikre den homogene komplekse formation.
  3. Hæld opløsningen i et glas petriskål.
  4. Sæt fadet i en mættet chloroform atmosfære.
  5. Efter omkring en uge, tager ud petriskål. En film af den supramolekylære kompleks dannes.
  6. Tørres filmen i vakuum ved 30 ° C natten over.
  7. Placer filmen i en specielt designet beholder, fjerne luften fra beholderen, og derefter fylde det med nitrogen. Anneale filmen i 4 dage i ovnen ved 120 ° C under N2-atmosfære med 1 bar overtryk.
  8. Skær lille stykke af filmen, integrere i epoxy og helbrede det natten over ved 40 ° C.
  9. Mikrotomen prøven til en tykkelse på ca 80 nm ved anvendelse af en diamantkniv ved stuetemperatur. The mikrotomiseret afsnit vil flyde på vandet. Saml dem op og placere på Cu net.
  10. Sæt ristene indeholder mikrotomiseret sektioner i en krukke med iod. Efter 45 min prøver er plettet og klar til transmissionselektronmikroskopi.
  11. Sæt Cu net med farvede sektioner i transmissions elektron mikroskop opererer på en accelererende spænding på 120 kV og image prøven.
  12. Sæt det stykke af filmen (opnået efter trin 1.7) i prøveholderen for lille vinkel røntgenspredning og ordne det med en Kapton tape. Anbring forberedt prøveholderen i maskinen for SAXS. Åbn røntgen lukker og erhverve 2D spredning mønster. Integrer opnåede 2D mønster og analysere placeringen af ​​toppene i 1D mønster.

2.. Generation og karakterisering af den porøse struktur

  1. Sæt det stykke af filmen (opnået efter trin 1.7) i ethanol og holde det i tre dage.
  2. Tør prøven.
  3. Prestudse prøverne for 1H NMR-målinger. Opløs PDP pulver, PS-b-P4VP pulver, supramolekylære kompleks PS-b-P4VP (PDP) (efter trin 1.7), og den porøse film (efter trin 2.2) i CDCl3. Optag 1H-NMR-spektre ved stuetemperatur.
  4. Analyser PS-b-P4VP pulver, supramolekylære kompleks PS-b-P4VP (PDP) (efter trin 1.7), og den porøse film (efter trin 2.2) ved differentiel scanningkalorimetri. Anvend en moduleret tilstand med en varme / køle hastighed på 1 ° C / min, en oscillation amplitude på 0,5 ° C og en svingningsperiode på 60 sek. Ækvilibrer prøverne ved -30 ° C, opvarmes til 180 ° C, afkøles til -30 ° C, hvorefter der opvarmes igen til 180 ° C. Brug data fra den anden opvarmningscyklus til analysen.
  5. Afgasse den porøse prøve (efter trin 2.2) i 8 timer ved stuetemperatur og i 18 timer ved 70 ° C og udføre nitrogen adsorption målinger ved 77 K.
  6. Brug den relevante software (f.eks WinADP) og modeller til at analysere de opnåede isotermer.
  7. Tør den porøse prøve (efter trin 2.2) ved 50 ° C i 8 timer og afgasses ved stuetemperatur og et tryk på 0,5 Pa i 2 timer.
  8. Udfør kviksølvporøsimetri.

3.. Indsættelse Nikkel i Polymer Skabelon

  1. Afvej tinchlorid (SnCl2, M r = 189,60 g / mol) og forberede en vandig opløsning (0,1 M SnCl2 / 0,1 M HCI; 1,896 g SnCl2, 0,8 ml HCl og 100 ml H2O). Sæt opløsningen på et rysteapparat natten over for at sikre fuldstændig opløsning af SnCl2.
  2. Afvej palladiumchlorid (PdCl2, M r = 177,33 g / mol) og forberede en vandig opløsning (0,0014 M PdCl2 / 0,25 M HCl, 0,025 g PdCl2 2 ml HCI og 100 ml H2O).
  3. Forbered del 1 i fornikling bad: afvejes 6,78 g nikkel drat (Niso 4 • 6H 2 O, M r = 262.85 G / mol) og 2 g natriumcitrat (Na 3 C 6 H 5 O 7, M r = 258,06 g / mol) og opløse dem i 80 ml ​​vand. Tilføj 828 pi 85% mælkesyre (C 3 H 6 O 3 M r = 90,08 g / mol).
  4. Forbered del 2 af fornikling bad: vægt ud 0,2 g boran dimethylamin kompleks ((CH 3) 2 NHBH 3, M r = 58.92 g / mol) og opløse den i 20 ml vand. Boran dimethylamin kompleks skal håndteres i et godt ventileret stinkskab.
  5. Nedsænk porøs film (efter trin 2.2) i den vandige opløsning af tinchlorid (trin 3.1) i 1 time.
  6. Skyl filmen grundigt med deioniseret vand.
  7. Fordyb filmen i den vandige opløsning af palladiumchlorid (trin 3.2) i 1 time.
  8. Skyl filmen grundigt med deioniseret vand.
  9. Bland del 1 (3.3) og del 2 (3.4) i fornikling bad. PH justeres til 7,0 under anvendelse af ammoniumhydroxid.
  10. Fordyb filmen i fornikling badet i 1 time.
  11. Skyl filmen grundigt med deioniseret vand.
  12. Tør prøven.
  13. Forbered forgyldt prøven til elektronmikroskopi som beskrevet i trin 1,8-1,9.
  14. Billede prøven som beskrevet i trin 1.11.
  15. Indsæt Cu gitre indeholder dele af den belagte prøve i høj opløsning transmissions elektron mikroskop. Anskaf høj opløsning TEM micrographs. Prøven observere under mikroskop, og vælg området til analyse elementært ved EDX (Energy Dispersive Analyse af røntgenstråler). Udfør EDX analyse af det valgte område og analysere det opnåede mønster.

4.. Eksponering af Inverse gyroid Nickel Foam

  1. Sæt forniklet film (efter trin 3.12) i en ovn ved 350 ° C og holde det fra 1 time op til 4 dage.
  2. Fastgør prøven til prøveholderen bruge en sølv pasta.
  3. Sæt prøven i scanning elektron microscope. Erhverve flere billeder af prøven.
  4. Sæt prøven i scanning elektronmikroskop. Prøven observere under mikroskop, og vælg området til analyse elementært af EDX. Udfør EDX analyse af det valgte område og analysere det opnåede mønster.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Morfologi af supramolekylære komplekser PS-b-P4VP (PDP) x undersøges af TEM og SAXS Figur 2a og 2b viser typiske gyroid mønstre af et repræsentativt supramolekylær kompleks:. Dobbelt-bølge, og vogn-hjulet mønstre, der er kendt for at repræsentere fremspring gennem (211) og (111) plan gyroid enhedscelle hhv. Ps blok domæner fremtræder lyse mens P4VP (PDP) x blok domæner synes mørke grundet iodfarvning. Figur 2c repræsenterer dobbelt-bølge mønster af en anden gyroid prøve af hvilken hyppigheden er faldet med en faktor 2.. SAXS toppe på positioner: √ 6Q * √ 8Q * √ 14q * √ 22q *, og √ 50Q * bekræfte bikontinuerte Ia 3 d morfologi af prøven (figur 2d).

Fuldstændig fjernelse af PDP ved at udsætte PS-b-P4VP (PDP) x kompliceret at ethanol er bevist af 1H-NMR og DSC. Efter ethanol behandling, alt 1H NMR signaler karakteristisk for PDP er fraværende og spektret af diblokcopolymeren udvindes. Derudover DSC data antyder, at den termiske opførsel af ethanol behandlede prøve og af diblokcopolymeren er identiske. Stoflige egenskaber af den repræsentative porøse gyroid skabelon bestemmes af kvælstof adsorption og kviksølvporøsimetri. BET specifikt overfladeareal på 104 m2 / g er temmelig høj, skabelonen optager næsten 60 vol-%, den gennemsnitlige porediameter 40 nm og porestørrelsesfordeling er meget smal (figur 3).

Forud for strømløs plettering, er Pd-katalysator deponeres på gyroid skabelon overflade til direkte selektiv nikkelionen reduktion. Successivt fylder nikkelmetal porerne af polymeren skabelonen. Figur 4a repræsenterer TEM mikrograf af den ufarvede forniklet gyroid prøve og contrast i billedet stammer fra metal deponeres i nanochannels. Derudover karakteristisk vogn-hjul mønster bekræfter bevarelsen af ​​den dobbelte gyroid morfologi under behandlingen trin. HR TEM micrographs (figur 4b og 4c) viser relativt store, sammenhængende Ni krystallitter og EDX-analyse (figur 4d) viser den kemiske sammensætning af den belagte prøve. Som forventet fremtrædende carbon-og nikkel toppe observeret sammen med oxygenet top, der angiver oxidation af nikkel nanofoam når de opbevares i luft.

Endelig er den resterende polymer dekomponeret ved opvarmning isotermisk ved 350 ° C i mindst en halv time, forlader nikkel netværk intakt. Den eksponerede nikkel replika bevarer den inverse gyroid morfologi som bekræftet ved SEM (figur 5).

Figur 1 Figur 1.. Skematisk repræsentation af forberedelsen af gyroid metallisk nanofoam. (A) Kemisk struktur af supramolekylære kompleks PS-b-P4VP (PDP) x. (B) bikontinuert gyroid morfologi PS-b-P4VP (PDP) x viser PS (blå) og P4VP (PDP) x (orange) segmenter. (C) Nanoporøse skabelon efter PDP fjernelse. (D) Ved strømløs aflejring, er hulrummene mellem PS stivere fyldt med nikkel. (E) gyroid nikkel nanofoam efter polymer skabelon fjernelse ved pyrolyse. Klik her for at se en større version af dette tal. .

Figur 2 Figur 2. (A, b) TEM micrographs af PS-b-P4VP (PDP) x prøve med x = 1,5, f P4VP (PDP) = 0,69 og M total = 135.000 g / mol, svarende til dobbelt-bølge og vogn-hjulet gyroid mønster, hhv. (c, d) TEM mikrograf og SAXS mønster af gyroid PS-b-P4VP (PDP) x prøve med x = 0,8, f P4VP (PDP) = 0,59 og M total = 90600 g mol -1. Klik her for at se en større version af dette tal. .

Figur 3 Figur 3. Porestørrelsesfordeling det porøse gyroid skabelon stammer fra PS-b-P4VP (PDP) x kompleks med x = 1,0, f P4VP (PDP) = 0,62 og M total = 83.300 g / mol. Grafen repræsenterer den afledede af den kumulative porevolumen vs pore diameter. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 4
Figur 4 (a) TEM billede af ufarvet forniklet gyroid polymer skabelon stammer fra PS-b-P4VP (PDP) x kompleks med x = 1,0, f P4VP (PDP) = 0,62 og M. (B, c) HR TEM billeder viser relativt store og sammenhængende Ni crystallites. (D) EDX mønster af forniklet prøven viser fremtrædende kulstof og nikkel toppe sammen med oxygenet peak, der viser oxidationen af nikkel nanofoam når de opbevares i luft. Kobber højdepunkt stammer fra nettet bruges som støtte. Den forniklet prøve (b, c, d), er afledt af PS-b-P4VP (PDP) x kompleks med x = 0,8, f P4VP (PDP) = 0,59 og M total = 90.600 g mol-1. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 5 Figur 5.. SEM micrographs af den inverse gyroid nikkel replika stammer fra PS-b-P4VP (PDP) x kompleks med x = 1,5, f P4VP (PDP) = 0,69 og M total = 135.000 g / mol. Klik her for at se en større version af dette tal.

Tallene er genoptrykt med tilladelse 36. Copyright 2011 American Chemical Society.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Supramolekylære komplekser anvendt med succes som prækursorer til velordnede metal Nanofoams. I denne metode, det afgørende skridt er at erhverve den rette skabelon, dvs en skabelon med gyroid morfologi. I den fase diagram af blokcopolymerer den gyroid regionen er meget lille, og det er lidt svært at målrette. Dette betyder, at hvis konventionelle blokcopolymerer anvendes som udgangsmaterialer, er ganske omfattende syntese gentages, indtil den ønskede sammensætning, som giver anledning til gyroid morfologi, er nået. I PS-b-P4VP (PDP) komplekser forskellige sammensætninger og dermed forskellige morfologier kan opnås meget enkelt - ved at ændre mængden af tilsat PDP. Selv om en gyroid område i fasediagrammet PS-b-P4VP (PDP)-komplekser er temmelig lille så godt, er det muligt at finde gyroid komplekser med forskellige domæne størrelser. Det er også meget vigtigt at indse, at i en konventionel diblokcopolymer med gyroid morfologi, mindretallet netværkskomponenten indtager ca. 35 vol% og et flertal matrixbestanddel ca. 65 vol%. Således fjernelse af matrixen vil resulterer i en meget porøs skabelon og tilsvarende langt mindre porøst metal nanostruktur. Her fjerner vi kun en del af matrixen og derfor vil porøsiteten af den endelige metalskum være højere end 50 vol%, hvilket er højt nok til at opfylde det generelle krav til dannelse af en metal nanofoam 5. Endvidere, i en konventionel blokcopolymer tilgang hvis polyethylenoxid (PEO), eller polymælkesyre (PLA) blok fjernes fra PS-b-PEO-eller PS-b-PLA 37, den resulterende PS hydrofobe overflade af den porøse skabelon vil kræve modifikation forud for strømløs plettering 38. Her er tilstedeværelsen af ​​den polære P4VP korona på skabelonen overflade letter gennemtrængning af vand-baserede reagenser, der anvendes i strømløs plettering proces og eliminerer denne MODIFIKATIpå trin.

Metal Nanofoams, som en ny og udvikle klasse af materialer, forventes at blive ændret og forbedret i den nærmeste fremtid for at opfylde de specifikke behov. Deres kemiske sammensætning kan varieres, og for eksempel, Au, Ag, Cu, Co, osv. Nanofoams kan være forberedt. Derudover kan blokcopolymer templating kombineres med dealloying fører til hierarkisk porøst metal Nanofoams. Metallegeringer (fx Au, Ag) kan deponeres i kanalerne af en blokcopolymer skabelon via strømløs metode. Efter nedbrydningen polymer, kan en mindre ædle metal (fx Ag) fjernes ved dealloying resulterer i hierarkisk porøse Au nanofoam. Derudover kan strukturen af ​​metal nanofoam indstilles ved variation af morfologien af ​​startblokken copolymer. Udover den gyroid fase, Blokcopolymer morfologier såsom blikkenslager mareridt 39 eller den orthorhombisk Fddd nettet40-42 er interessante kandidater til forberedelse af metal nanofoam. Feltet af metal Nanofoams er stadig dårligt undersøgt, og det forventes at bringe de spændende opdagelser i fremtiden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer ingen konkurrerende finansielle interesser.

Acknowledgments

Vi anerkender økonomisk støtte fra Zernike Instituttet for Avancerede Materialer, 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

Kemi polymerer polymer matrix kompositter skummaterialer blokcopolymerer saml-selv supramolecules gyroid nanoporøse elektrofri plating metal Nanofoams
Gyroid Nickel Nanostructures fra diblokcopolymeren 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