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 från disegmentsampolymer 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

Denna artikel beskriver beredningen av välordnade nickel nanofoams via strömlös metallbeläggning på nanoporösa mallar som erhållits från egna sammansatta disegmentsampolymeren baserade supramolecules.

Abstract

Nanoporösa metallskum har en unik kombination av egenskaper - de är katalytiskt aktiva, termiskt och elektriskt ledande, och dessutom har hög porositet, hög yta till volym och styrka-vikt-förhållande. Tyvärr, gemensamma strategier för framställning av metalliska nanostrukturer gör material med mycket oordnad arkitektur, vilket skulle kunna ha en negativ effekt på deras mekaniska egenskaper. Segmentsampolymerer har förmågan att själv montera in beställda nanostrukturer och kan användas som mallar för beredning av välordnade metall nanofoams. Här beskriver vi tillämpningen av en segmentsampolymer baserad suprakomplex - polystyren block-poly (4-vinylpyridin) (pentadecylfenol) PS-b-P4VP (PDP) - som en föregångare för välordnad nickel nanofoam. De supramolekylära komplex uppvisar en fas beteende liknar konventionella segmentsampolymerer och kan själv montera in den bikontinuerliga gyroid morfologi kvickheth två PS-nät som placeras i en P4VP (PDP) matris. PDP kan upplösas i etanol vilket leder till bildning av en porös struktur som kan återfyllas med metall. Använda elektrofri plätering teknik kan nickel insättas i mallens kanaler. Slutligen kan den återstående polymeren avlägsnas via pyrolys från polymeren / oorganisk nanohybrid vilket resulterar i nanoporösa nickelskum med invers gyroid morfologi.

Introduction

Det finns flera tekniker som används för beredning av metall nanofoams: dealloying 1-3, närmar sig sol-gel 4,5, nanosmelting 6,7, och förbränningssyntes 8. I dealloying förfarande är utgångsmaterialet vanligtvis en binär legering, till exempel, en legering av silver och guld. Ju mindre ädel metall, silver i detta fall kan avlägsnas antingen kemiskt eller elektrokemiskt vilket resulterar i ett oordnat poröst guld skum med nanostorlek ligament. I förbränningssyntes, är metall blandas med en energisk gångare som frigör energi under dess nedbrytning och driver bildandet av metall nanofoam 8. Studier av det mekaniska beteendet hos metallskum visar att i oordnade arkitekturer spänningar inte kan överföras effektivt från ligament nanoskala till den övergripande makroskala 9-11. Således välordnade metall nanofoams förväntas ha överlägsna mekaniska egenskaper i jämförelse medoordnade sådana.

Tanken representerade här är att anställa blocksampolymerer att själv montera in beställda nanostrukturer som föregångare till metall nanofoams. Beroende på sammansättningen av en segmentsampolymer, det totala antalet monomerenheter och omfattningen av repulsion mellan de kemiskt sammankopplade block, olika morfologier visas såsom sfäriska, cylindriska, lamellära dubbel gyroid, hexagonalt perforerad lamellär, och andra 12-14 . Dessutom kan polymerblock degraderas selektivt leder till nanoporösa material 15. De vanligaste metoderna är: ozonolys 16-18, UV-strålning 19, reaktiv jon etsning 20-22, och upplösningen 23-26. De alstrade porösa strukturer kan återfyllas med olika oorganiska material. Metalloxider (t.ex. SiO 2, TiO 2) vanligen in via sol-gel-metoden i mallens kanalerna 27-29. Electrochemical och strömlös plätering används vanligen för att avsätta metall i eller på mallar 30-33. Slutligen kan den återstående polymeren avlägsnas från polymeren / oorganiska nanohybrid via pyrolys 2, upplösning 34,35, UV-nedbrytning 28,29 mm

I vår strategi, vi börjar från en supra komplex av polystyren-blocket-poly (4-vinylpyridin) (PS-b-P4VP) diblocksampolymer och amfifila pentadecylfenol (PDP) molekyler. Detta komplex är ett resultat av vätebindning mellan PDP och pyridinringar (Figur 1A). Sammansättningen av utgångs segmentsampolymeren och mängden tillsatt PDP väljs på ett sådant sätt att de erhållna systemets själv monterar i bikontinuerliga dubbel gyroid morfologi med ett PS-nätverk och en P4VP (PDP) matris (figur 1b). PDP-molekyler blir selektivt upp i etanol och P4VP kedjorna kollapsar på PS-nätverket (Figur 1c). Därefter, med användning av elektrofri plätering metod nickel deponeras i porerna i mallen (fig. 1d). Efter avlägsnandet av den återstående polymeren via pyrolys, är en välordnad gyroid nickel nanofoam erhölls (Figur 1e).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Beredning och karakterisering av PS-b-P4VP (PDP) Komplex med Double gyroid morfologi

  1. Väg upp polystyren-segment-poly (4-vinylpyridin) (PS-b-P4VP) och pentadecylfenol (PDP, M ^ = 304,51 g / mol). För att få den gyroid morfologi, noga välja mängden PDP bör vara (viktfraktionen av P4VP (PDP) blocket (f P4VP (PDP)) bör vara ca. 0,6 enligt fasdiagrammet av linjära AB disegmentsampolymerer). Vanligtvis är 0,15 till 0,2 g av ett PS-b-P4VP leder till PS-b-P4VP (PDP) filmer från 50 till 100 | im tjock (med tanke på att diametern av en petriskål som används i steg 1.3 är 5-6 cm). Beräkna mängden PDP enligt följande ekvationer:
    Ekvation 1
    Ekvation 2
    Ekvation 3
  2. Lös PS-b-P4VP och PDP i kloroform och rör om ett par timmar i rumstemperatur. Hålla koncentrationen av polymer under 2 vikt-% för att säkerställa en homogen komplexbildning.
  3. Häll lösningen i en glaspetriskål.
  4. Placera skålen i en mättad kloroform atmosfär.
  5. Efter ungefär en vecka, ta ut petriskål. En film av den supramolekylära komplex bildas.
  6. Torka filmen i vakuum vid 30 ° C över natten.
  7. Placera filmen i en speciellt utformad behållare, ta bort luft från behållaren och sedan fylla den med kväve. Glödga filmen under 4 dagar i ugn vid 120 ° C under N2-atmosfär med en bar övertryck.
  8. Skär den lilla bit av filmen, bädda in i epoxi och bota den över natten vid 40 ° C.
  9. Mikrotom provet till en tjocklek av ca 80 nm med användning av en diamantkniv vid rumstemperatur. The mikrotomerad avsnitt kommer att flyta på vatten. Ta upp dem och lägg på Cu galler.
  10. Sätt galler innehåller mikrotomerad sektionerna i en burk med jod. Efter 45 min prov är färgade och klara för transmissionselektronmikroskopi.
  11. Sätt i Cu-nät med färgade snitt i transmissionselektronmikroskop arbetar vid en accelerationsspänning av 120 kV-och bild provet.
  12. Sätt i bit av filmen (som erhålls efter steg 1,7) i provhållare för liten vinkel röntgenspridning och fixa det med en Kapton tejp. Placera den förberedda provhållaren i maskinen för SAXS. Öppna röntgen slutare och förvärva 2D spridningsmönstret. Integrera den erhållna 2D mönster och analysera läget för topparna i 1D mönster.

2. Generering och karakterisering av den porösa strukturen

  1. Lägg arb av filmen (som erhålls efter steg 1,7) i etanol och hålla den i tre dagar.
  2. Torka provet.
  3. Prepare proverna för ett H-NMR-mätningar. Lös PDP pulver, PS-b-P4VP pulver, supramolekylära komplex PS-b-P4VP (PDP) (efter steg 1,7), och porös film (efter steg 2,2) i CDCI3. Spela in ett H-NMR-spektra vid rumstemperatur.
  4. Analysera PS-b-P4VP pulver, supramolekylära komplex PS-b-P4VP (PDP) (efter steg 1,7), och porös film (efter steg 2,2) genom differentiell svepkalorimetri. Använd en modulerad läge med en värme / kyl-hastighet av 1 ° C / min, en oscillationsamplitud av 0,5 ° C, och en svängningsperiod av 60 sek. Jämvikta proverna vid -30 ° C, upphetta till 180 ° C, kyl till -30 ° C och sedan värma igen till 180 ° C. Använd data från den andra upphettningscykeln för analysen.
  5. Avgasa det porösa provet (efter steg 2,2) under 8 h vid rumstemperatur och under 18 h vid 70 ° C och utföra kväveadsorption mätningar vid 77 K.
  6. Använd lämplig programvara (t.ex. WinADP) och modeller för att analysera de erhållna isotermer.
  7. Torka det porösa provet (efter steg 2,2) vid 50 ° C under 8 h och avgasa den i rumstemperatur och-tryck av 0,5 Pa under 2 timmar.
  8. Utför kvicksilverporosimetri.

3. Sätta Nickel i Polymer Mall

  1. Väg upp tenn klorid (SnCl 2, M ^ = 189,60 g / mol) och framställa en vattenlösning (0,1 M SnCl2 / 0,1 M HCl, 1,896 g SnCl 2, 0,8 ml HCl och 100 ml H2O). Sätt lösningen på en skakapparat över natt för att säkerställa fullständig upplösning av SnCl 2.
  2. Väg upp palladiumklorid (PdCl2, M ^ = 177,33 g / mol) och beredning av en vattenbaserad lösning (0,0014 M PdCl2 / 0,25 M HCl, 0,025 g PdCl2, 2 ml HCl och 100 ml H2O).
  3. Förbered del 1 i nickelpläteringsbad: väga 6,78 g nickelsulfathexahydrat (Niso 4 • 6H 2 O, M r = 2620,85 g / mol) och 2 g natriumcitrat (Na 3 C 6 H 5 O 7, M ^ = 258,06 g / mol) och lös dem i 80 ml ​​vatten. Addera 828 pl 85% mjölksyra (C 3 H 6 O 3, M ^ = 90,08 g / mol).
  4. Förbered del 2 i nickelpläteringsbad: vikt ut 0,2 g borane dimetylamin komplex ((CH 3) 2 NHBH 3, M r = 58.92 g / mol) och lös upp den i 20 ml vatten. Boran dimetylamin komplex bör hanteras i ett väl ventilerat dragskåp.
  5. Doppa den porösa filmen (efter steg 2,2) i vattenhaltig lösning av tennklorid (steg 3,1) under 1 timme.
  6. Skölj filmen noggrant med avjoniserat vatten.
  7. Sänk ned filmen i den vattenhaltiga lösningen av palladiumklorid (steg 3,2) under 1 timme.
  8. Skölj filmen noggrant med avjoniserat vatten.
  9. Blanda del 1 (3.3) och del 2 (3.4) i nickelpläteringsbad. Justera pH till 7,0 med användning av ammoniumhydroxid.
  10. Sänk ned filmen i nickelpläteringsbad under 1 timme.
  11. Skölj filmen noggrant med avjoniserat vatten.
  12. Torka provet.
  13. Förbered pläterade provet för elektronmikroskop enligt steg från 1,8 till 1,9.
  14. Bild provet som beskrivs i steg 1.11.
  15. Sätt Cu galler som innehåller delar av pläterade prov i den högupplösta transmissionselektronmikroskop. Förvärva högupplösta TEM mikrofotografier. Provet observeras i mikroskop och välja området för grundämnesanalys av EDX (Energy dispersiv analys av röntgenstrålar). Utför EDX analys av det valda området och analysera det erhållna mönstret.

4. Exponering av Inverse gyroid Nickel Foam

  1. Sätt förnicklat filmen (efter steg 3,12) i en ugn vid 350 ° C och hålla den från en timme upp till 4 dagar.
  2. Sätt provet till provhållaren med användning av en silverpasta.
  3. Sätt provet i svepelektron microscope. Förvärva flera bilder av provet.
  4. Sätt provet i svepelektronmikroskop. Provet observeras i mikroskop och välja området för grundämnesanalys av EDX. Utför EDX analys av det valda området och analysera det erhållna mönstret.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Morfologin hos supramolekylära komplex PS-b-P4VP (PDP) x undersöks genom TEM och SAXS Figurerna 2a och 2b visar typiska gyroid mönster av ett representativt supramolekylärkomplex:. Dubbel-vågen och vagnshjulmönster som är kända för att representera projektioner genom (211) och (111)-planet av gyroid enhetscell, respektive. PS blockera domäner visas ljusa medan P4VP (PDP) x blockera domäner verkar mörkt på grund av jod färgning. Figur 2c representerar dubbel vågmönster av en annan gyroid prov vars periodicitet minskas med en faktor 2. SAXS toppar vid befattningar: √ 6q *, √ 8Q *, √ 14q *, √ 22q *, och √ 50Q * bekräftar bikontinuerliga Ia 3d morfologi av provet (figur 2d).

Den fullständigt avlägsnande av PDP genom att utsätta PS-b-P4VP (PDP) x komplicerade att etanol bevisas av 1H NMR och DSC. Efter etanolbehandling, alla 1 H NMR-signaler karakteristiska för PDP är frånvarande och det spektrum av disegmentsampolymer utvinnes. Dessutom är DSC-data tyder på att det termiska beteendet hos etanolbehandlade provet och den hos disegmentsampolymeren är identiska. Texturegenskaper för den representativa porösa gyroid mallen bestäms av kväve adsorption och kvicksilverporosimetri. BET-specifik yta av 104 m 2 / g är ganska hög, mallen upptar nästan 60 volym-%, den genomsnittliga pordiametern är 40 nm och porstorleksfördelning är mycket smalt (Figur 3).

Före strömlös plätering är Pd-katalysator deponeras på gyroid mallytan för att rikta selektiva nickeljon minskning. Successivt fyller nickelmetall porerna i polymermall. Figur 4A representerar TEM-mikrofoto av den ofärgade förnicklad gyroid provet och contrast i bilden kommer från metall deponeras i nanokanaler. Dessutom bekräftar den karakteristiska vagnshjul mönster bevarandet av dubbel gyroid morfologi under bearbetningen. HR-TEM-mikrografer (Figurerna 4B och 4C) visa relativt stora, med varandra förbundna Ni-kristalliter och EDX-analys (fig. 4d) visar den kemiska sammansättningen av det pläterade prov. Som väntat är framträdande kol och nickel toppar observeras tillsammans med den syre topp som anger oxidation av nickel nanofoam vid förvaring i luft.

Slutligen är den återstående polymeren sönderdelas genom upphettning isotermiskt vid 350 ° C under minst en halvtimme, som lämnar nickelnätet intakt. Den exponerade nickel replik bevarar den omvända gyroid morfologi vilket bekräftas av SEM (Figur 5).

Figur 1 Figur 1. Schematisk representation av framställningen av gyroid metallisk nanofoam. (A) Kemisk struktur av den supramolekylära komplex PS-b-P4VP (PDP) x. (B) bikontinuerliga gyroid morfologi av PS-b-P4VP (PDP) x visar PS (blå) och P4VP (PDP) x (orange) segment. (C) nanoporösa mall efter PDP borttagning. (D) Genom strömlös avsättning är tomrummen mellan PS stöttor fylld med nickel. (E) gyroid nickel nanofoam efter polymer mallen avlägsnas genom pyrolys. Klicka här för att se en större version av denna siffra. .

Figur 2 Figur 2. (A, b) TEM-mikrografer av PS-b-P4VP (PDP) x prov med x = 1,5, f P4VP (PDP) = 0,69 och M total = 135000 g / mol, vilket motsvarar den dubbel-vågen och den vagnshjul gyroid mönster, respektive. (c, d) TEM-mikrofoto och SAXS-mönstret hos gyroid PS-b-P4VP (PDP) x prov med x = 0,8, f P4VP (PDP) = 0,59 och M total = 90600 g mol -1. Klicka här för att se en större version av denna siffra. .

Figur 3 Figur 3. Porstorleksfördelningen hos den porösa gyroid templat härlett från PS-b-P4VP (PDP) x komplex med x = 1,0, f P4VP (PDP) = 0,62 och M total = 83300 g / mol. Diagrammet representerar derivatan av den kumulativa porvolymen vs pordiameter. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 4
Figur 4. (A) TEM bild av den ofärgade förnicklad gyroid polymer mall kommer från PS-b-P4VP (PDP) x komplex med x = 1,0, f P4VP (PDP) = 0,62 och M (B, c) HR TEM bilder som visar relativt stora och sammankopplade Ni kristal. (D) EDX mönstret hos nickelpläterade provet visar prominenta kol och nickel toppar, tillsammans med den syre topp som anger oxidation av nickel nanofoam vid förvaring i luft. Koppar topp härrör från nätet används som ett stöd. Den förnicklad prov (b, c, d) härrör från PS-b-P4VP (PDP) x komplex med x = 0,8, f P4VP (PDP) = 0.59 och M total = 90.600 g mol-1. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 5 Figur 5. SEM micrographs av den inversa gyroid nickel replika härlett från PS-b-P4VP (PDP) x komplex med x = 1,5, f P4VP (PDP) = 0,69 och M total = 135000 g / mol. klicka här Var god för att visa en större version av denna figur.

Siffrorna återges med tillstånd 36. Copyright 2011 American Chemical Society.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Supramolekylära komplex framgång tillämpas som prekursorer för välordnade metall nanofoams. I denna metod är det avgörande steget att skaffa lämplig mall, dvs en mall med gyroid morfologi. I fasdiagrammet av segmentsampolymerer den gyroid regionen är mycket liten och det är ganska svårt att rikta. Detta innebär att om konventionella segmentsampolymerer används som utgångsmaterial, har de helt genomarbetade syntes måste upprepas tills den önskade kompositionen, som ger upphov till den gyroid morfologi, har nåtts. I PS-b-P4VP (PDP) komplexbinder olika sammansättning och därmed olika morfologier, kan åstadkommas mycket enkelt sätt - genom att ändra mängden av tillsatt PDP. Även en gyroid region i fasdiagrammet av PS-b-P4VP (PDP)-komplex är ganska liten också, är det möjligt att få gyroid komplex med olika storlekar domän. Det är också mycket viktigt att inse att i en konventionell disegmentsampolymer med ett gyroid morfologi, upptar den minoritet nätkomponent ca. 35 vol% och en majoritet matriskomponent ca. 65 vol%. Sålunda avlägsnande av matrisen kommer att resulterar i en mycket porös mall och på motsvarande sätt mycket mindre porös metallnanostruktur. Här avlägsna vi endast en del av matrisen och följaktligen kommer porositeten hos den slutliga metallskummet vara högre än 50 vol-%, som är tillräckligt hög för att uppfylla det allmänna kravet på bildning av ett metall nanofoam 5. Vidare, i en konventionell blocksampolymer tillvägagångssätt, om polyetylenoxid (PEO) eller polymjölksyra (PLA) blocket avlägsnas från PS-b-PEO-eller PS-b-PLA 37, den resulterande PS hydrofoba ytan av den porösa mallen kommer att kräva modifiering före strömlös plätering 38. Här, närvaron av den polära P4VP korona vid mallens yta underlättar penetrationen av vattenbaserade reagens som används vid strömlös plätering processen och eliminerar denna ÄNDRINGpå steget.

Metall nanofoams, som ett nytt och utveckla klass av material, förväntas förändras och förbättras inom en snar framtid för att tillgodose särskilda behov. Deras kemiska sammansättning kan varieras, och t ex Au, Ag, Cu, Co, etc. nanofoams framställas. Dessutom kan segmentsampolymer mallhantering kombineras med dealloying leder till hierarkiskt porösa metall nanofoams. Metallegeringar (t.ex. Au, Ag) kan sättas in på kanalerna i en segmentsampolymer mall via strömlös plätering metod. Efter nedbrytningen polymer, kan en mindre ädel metall (t.ex. Ag) avlägsnas genom dealloying resulterar i hierarkiskt porösa Au nanofoam. Vidare kan strukturen hos metall nanofoam avstämmas genom variation av morfologin hos utgångs segmentsampolymeren. Förutom gyroid fasen, segmentsampolymer morfologier såsom rörmokare mardröm 39 eller ortorombiska Fddd nätet40-42 är intressanta kandidater för metall nanofoam förberedelse. Området metall nanofoams fortfarande dåligt undersökt och det förväntas att föra spännande upptäckter i framtiden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna förklarar inga konkurrerande ekonomiska intressen.

Acknowledgments

Vi erkänner ekonomiskt stöd från Zernike Institutet för avancerade material, 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 polymermatris kompositer skummaterial segmentsampolymerer självorganisering supramolecules gyroid nanoporösa strömlös plätering metall nanofoams
Gyroid Nickel nanostrukturer från disegmentsampolymer 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