나선형 폴리 카 보디이 미드 공중 합체 및 이들의 트리아 졸 유도체로부터 획득 자기 조립 모폴로지

Chemistry

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Summary

여기, 우리가 준비하고 차 구조를 시각화하는 프로토콜을 제시한다 (예를 들면, 섬유, 도넛 형 아키텍처 및 나노 분야) 나선형 폴리 카 보디에서 유래. 두 원자 힘 현미경 (AFM) 및 주사 전자 현미경 (SEM)에 의해 특징 형태는 분자 구조, 농도, 및 원하는 용매에 의존하는 것으로 나타났다.

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Kulikov, O. V., Siriwardane, D. A., McCandless, G. T., Mahmood, S. F., Novak, B. M. Self-assembling Morphologies Obtained from Helical Polycarbodiimide Copolymers and Their Triazole Derivatives. J. Vis. Exp. (120), e55124, doi:10.3791/55124 (2017).

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Abstract

폴리 카 보디이 미드 계 이차 구조를 제조하기위한 용이 한 방법을 설명한다 (예를 들면, 나노 링 "크레이터"섬유, 섬유, 섬유 네트워크, 리본, 웜 형상 골재, 환상 구조, 구형 입자를 반복). 원자 힘 현미경 (AFM) 및 주사 전자 현미경 (SEM) 기법에 의해 추정 이러한 응집체 형태 학적 단수 가닥 폴리 카 보디이 미드의 광범위한 소수성 측쇄 측쇄 상호 작용에 의해 영향을 받는다. Polycarbodiimide- g의 - 폴리스티렌 공중 합체 (PS-PCD들)의 아 지드 알킨 사이클로 (CuAAC)를 촉매 반응 조정 삽입 중합, 구리 (I)를 포함하는 합성 방법의 조합에 의해 제조 하였다 (ATRP를 화학을 "클릭",와 원자 이동 라디칼 중합 ). PS-PCD들은 클로로포름에 저농도 특정 환상 구조를 형성하는 것으로 밝혀졌다. (더 극성 용매 매체의 영향을 결정하기 위해, 즉

Introduction

나선은 자연에서 관찰 유비쿼터스 키랄 모티브입니다. 단백질, 펩타이드 및 DNA와 같은 복잡한 생물학적 시스템 및 그 구성 요소는 모두 정보 기억 조직 분자 수송 지원 및 국부적 화학 변환과 같은 애플리케이션에 대한 복잡한 작업을 수행하는 수단으로서 나선 구조를 이용한다.

헬리컬 고분자 중합체 (1)는 기능성 물질의 설계에 대한 목표 왔고 많은 지역 2, 3, 4, 5의 실용화를 가능 흥미로운 성질을 갖는 복합 재료. 지금까지, 다수의 코일 지지체 6, 7, 8, 9,뿐만 아니라 보조 구조 모티프 악용 한 tO 물리 설계 (10), (11), (12)의 필드 및 생물학적 응용 프로그램 (13) (14) 모두에서 유망한 결과를 달성한다. 현재 연구는 광학 반복 단위 (15, 16), (17) 당 하나 또는 두 개의 수정 알킨 잔기를 함유 활성 알킨 폴리 카 보디이 미드를 합성하는 우리의 노력 이전의 논리적 확장을 나타낸다.

(R)의 가족 - - 및 (S)는 CuAAC 통해 더 작용을 제공 수정 펜던트 그룹과 -polycarbodiimides 프로토콜을 "클릭"최근 우리는 호모 및 키랄 나선형 거대 분자로 이어지는 카르 보디이 미드 단량체의 공중합 (22) 보도했다. 각각의에 티닐 전구 물질에서 얻은 BR-종료 폴리 카 보디가들이었다스티렌 (23) 이식 -polymerization에 ATRP의 macroinitiators 역할을 hown.

이 원고의 구체적인 목적은 공지 된 프로토콜을 클릭 (21)을 이용하여 해당 티닐 전구체로부터 합성 PS-PCD들로부터 형성된 이차 구조 학적 특성화 (AFM 측정 및 현미경 검사)를위한 실용적인 가이드를 제공하는 것이다. 이러한 선택의 용제, 온도, 성막 방법으로서, 성막을 위해 선택된 기판, 중합체 구조로서 특히 실험 세부 사항에서는, 특정한 모폴로지를 얻기 위해 매우 중요한 것으로 나타났다 (예를 포함한 섬유, 오른쪽 및 왼손잡이 나선 감각, 나노 분야 및 나노 링). 또한 정밀하게 제어 키랄 구조와 폴리 카 보디에 따라 조정 가능한 특성을 가진 재료의 개발에 이용 될 수있다.

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Protocol

주 : 모든 반응은 표준 신틸레이션 바이알 사용 (또는 기록 퓸 후드) 글로브 박스에서 수행 하였다.

1. (R)의 합성 - 및 Ethynylpolycarbodiimides의 (S) - 시리즈

  1. 1.0 g (0.00442 몰) N의 배치 - (3-에 티닐 페닐) - N에 -hexylcarbodiimide 단량체 (박사) 등의 투명한 점성 액체 '-hexylcarbodiimide 단량체 (ET)과 N의 0.894 g (0.00442 몰은) N - 페닐 -'를 마그네틱 교반 바 (글로브 박스) 깨끗한 섬광 바이알 (20 mL)을 대표 -50 R-ET-50 pH가 조성물을 얻었다.
    참고 : 각각의 단독 중합체를 생성하는 하나의 단량체를 사용합니다. 다른 비율에서 두 단량체 전구체를 혼합하면 랜덤 공중 합체 (22)의 라이브러리를 수득 하였다.
  2. 빨간색 (때로는 오렌지), 미세 펑 등 BINOL 티타늄 (IV) 디 이소 촉매 - 아웃 (R)의 0.018 g (0.00004 몰) 무게글러브 박스에서 DER 물질 (단량체 대 촉매의 몰비는 250 : 1)와 섬광 바이알에 추가.
  3. 단량체 및 촉매 모두 용해 무수 클로로포름의 ~ 3-5 ML을 추가합니다. 부드러운 교반 달리 물질의 덩어리를 형성 할 수 있고, 촉매를 용해시키는 공정이 필요할 수있다. 25 ° C에서 불활성 분위기 (글로브 박스)에서 시약 모든 조작을 수행합니다.
  4. 모든 시약을 함유하는 섬광 바이알을 캡핑하고, 반응 혼합물을 글러브 박스에서, 25 ℃에서 밤새 교반한다.
  5. 자기 막대를 제거하고 (글로브 박스 외부) 어두운 빨강, 점성 물질을 다시 용해 추가 클로로포름의 5 ~ mL를 넣어.
  6. 1,8- 디아 자비 시클로 0.5ml를 함유 차가운 메탄올 (250 mL)에 이전 단계에서 얻어진 용액을 주입한다 [2.5.0] 운 데크 -7- 엔 (DBU)이 황색 섬유 등의 고분자 물질을 침전시킨다.
  7. 여과 (프릿 깔대기, 15 ㎖, 4-8 ㎛의 의해 형성된 폴리머를 수집) 및 메탄올 (~ 10 ㎖, 배)로 씻는다.
  8. 재용 클로로포름과 이전 단계에서 수득 된 물질 (IV) -BINOL 촉매 잔류 티를 제거하는 메탄올에서 재를 침전. 메탄올을 제거하기 위해 24 시간 동안 고진공 (200 mTorr 이하)에서 침전물을 건조. 얻어진 중합체의 순도를 보장하도록 일단이 절차를 반복한다.

2. (R)의 합성 - 및 (S)는 "클릭"에서 트리아 졸 폴리 카 보디의 - 시리즈 프로토콜

  1. 대표적인 R -50-TRZ-50를 합성 5 무수 THF의 용액 (글로브 박스) 및 R -50-ET-50Ph의 섬광 유리 병 (20 mL)에 포함 된 0.25 g (0.00117 몰)에 자기 교반 막대 추가 박사 조성입니다.
  2. 글러브 박스에서 (3- 아지도 프로필) -2- 브로 모 -2- 메틸 프로판 아미드 (22) 및 섬광 바이알에 추가 - N의 0.146 g (0.00059 몰)을 칭량.
  3. (0.00012를 0.022 g을 달아구리 몰) (I), 요오드화 글러브 박스에서 촉매 및 섬광 바이알에로드. 2 분 균질 한 현탁액을 형성하는 용액을 교반하자.
  4. , DBU의 0.713 g (0.00468 몰)과 같은 병을 충전 바이알을 캡핑하고, 25 ° C에서 글로브 박스 내에서 2 시간 동안 교반한다 (경질 겔 형성을 방지하는 긴 반응 시간을 방지) 할 수있다.
  5. (글로브 박스 외부) DBU 0.5 mL로 포함 차가운 메탄올 (250 mL)에 단계 2.4에서 얻어진 반응 혼합물 (녹색 젤 같은 솔루션을) 자기 막대를 제거하고 주입.
  6. 여과 (프릿 깔때기, 15 mL의 10 μm의)에 의해 형성된 트리아 졸 중합체를 수집하고 메탄올로 씻는다.
  7. 반복 정제 단계 2.6 (메탄올에서 즉, THF에 용해 및 침전) 한 번 더 잔류 촉매를 제거합니다.
  8. 메탄올의 흔적을 제거하기 위해 24 시간 동안 고진공 (200 mTorr로)에서 "클릭"반응의 제품을 건조시킵니다.

(R 3. 합성) - Polycarbodiimide- g - 폴리스티렌 공중 합체 및 (S) - 시리즈

  1. N, N의 섬광 바이알에 R -50-TRZ-50Ph의 매크로 개시제 0.1 g (0.00029 몰) (20 ㎖)을 함유 0.101 g (0.00058 몰)의 Cu (I) 클로라이드 촉매 0.029 g (0.00029 몰)을 혼합 N ', N', N ''-pentamethylenediethylenetriamine (PMDETA). 대표적인 R -50-TRZ-50Ph- 이식 - 폴리스티렌 공중 합체를 얻기 위해 유리 병 (글로브 박스)에 자기 교반 막대를 놓습니다.
  2. 새로 증류 스티렌 1.510 g (0.0145 몰)과 3.1 단계에서 유리 병을 충전합니다.
  3. 추가 ~ 시약을 용해하는 단계 3.2에서 유리 병에 무수 톨루엔 (또는 DMF) (23) 12 ㎖; 단단히 글러브 박스에서 그것을 복용하기 전에 유리 병을 밀봉.
  4. 흄 후드 내에서 오일 욕에서 밀봉 된 유리 병을 담그고 온도를 증가시킨다. 온도가 t에 도달하면그는 (온도가 특정 공중 합체에 따라 57 내지 100 ℃로 변할 수있다) (23), 12 시간 (실제 반응 시간은 실험에 따라 6 시간 내지 4 일의 범위 일 수 있음)을 위해 유지 원하는 값.
  5. 핫 플레이트에서 병을 제거하고 25 ° C까지 아래로 흰색, 점성 물질을 냉각.
  6. 글러브 박스 중 고체의 결과로 반응 용기를 가져 가라.
  7. , 유리 병을 풀고 교반 막대를 제거하고, DBU 0.5 mL로 포함하는 차가운 메탄올 250 mL의에 반응 혼합물을 붓는다.
  8. 여과 (프릿 깔때기, 15 mL로, 4-8 μm의)에 의해 PS-PCD들의 형성 조각을 수집하고 차가운 메탄올과 재료를 세척 (여과 후 남은 상층 액을 버린다).
  9. 반복 정제 단계 3.8 (메탄올에서 DMF 및 강수량 즉, 용해) 한 번 더 잔류 촉매를 제거합니다.
  10. 메탄올을 제거하기 위해 24 시간 동안 고진공 (200 mTorr 이하)에서 물질 (백색 분말)을 건조.

  1. 고분자 재료의 10 mg의 무게 5 ㎖의 유리 병에 넣습니다.
  2. 선택의 용매 (예를 들면, 클로로포름 또는 THF) 유리 병으로하고 재료를 용해 폴리머 정지 와동 1 ML을 추가합니다.
    참고 : 일부 고분자 조성물은 완전히 폴리머를 용해 시간 (~ 6 시간)을 서 오랜 기간을 필요로한다.
  3. 연속 희석을 수행한다 (즉, "재고"등의 각 단계에서 묽은 용액보다 사용) 5.0, 2.5, 1.25, 0.625, 0.313 및 0.156 ㎎ / ㎖ 농도의 주식의 시리즈를 제조한다.
  4. 100 ± 0.5 °, 두께 : 배향; 다음 사양 (DIAM : 25.4 ± 0.5 mm로 실리콘 웨이퍼 (200 μL)을 증착하기 전에 0.45 ㎛의 PTFE 시린지 필터를 통해 원액을 필터 250-300 μm의; 표면 : 단면 연마; 유형 : N / PHOS).
    참고 : T그 용액은 실리콘 웨이퍼의 전체 영역을 커버해야 증착.
  5. 즉시 시료 (1 분간 1000 rpm으로) 균일 한 고분자 필름 전체 웨이퍼 표면을 커버하는)을 증착 한 후 스핀 코팅 기계를 사용한다.
  6. (42)의 공칭 스프링 상수 N / m, 320 kHz에서의 공칭 공진 주파수를 실리콘 캔틸레버를 사용하여 25 ° C에서의 AFM 이미지를 수집하고, 표준 실리콘 OTESPA 또는 OTESPA-R3 팁 (예 OTESPA-R3 재료 : 0.01-0.02 옴을 cm 실리콘, 캔틸레버 : T : 3.7 μm의, F O : 300 kHz에서, L : 160 μm의, K : 26 N / m, W : 40 μm의). 0.99 및 1.99 Hz에서 각각 22, 23의 스캔 속도로, 425에서 273 MV로 진폭 설정 소수점 값을 다릅니다.
    참고 : SEM 시료 준비 및 이미지 획득을위한 실험 세부 사항은 23 이전 논의되었다.

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Representative Results

반복의 변질 비율과 ethynylpolycarbodiimides의 (S) - 시리즈 - 또는 (R)로 이어지는 (S) - 티타늄 (IV) 촉매 중재 조정 삽입 중합 - 그림 1 (상단 패널) BINOL (R)를 보여줍니다 단위 (즉, 아릴 및 알킨 아릴). 다른 18 바와 같이 단량체 및 촉매를 얻었다. 두 (R) - 및 (S) -family 알킨 랜덤 공중 합체로 -coupling N '클릭'으로 선정 된 - (3- 아지도 프로필) -2- 브로 모 -2- 메틸 프로판 아미드 22. 하판 polycarbodiimide- g -polystyrenes (PS-PCD들) 22 23 생산하는 ATRP 반응에 macroinitiators로서 사용 트리아 폴리 카 보디이 미드의 합성을 나타낸다.

그림 2 손으황색 축 주위 핑크 나선형 방사로 도시 된 폴리 카 보디이 미드 골격의 모형을 그린 것이다. 갈색과 녹색 치환기는 핑크 아미 딘 주 사슬에 대하여 "보조"나선 모티브를 형성한다. 고분자는 섬유, 루프 섬유, superhelices, 섬유 네트워크, 리본, 웜과 같은 집계, 도넛 구조 및 분화구 같은 복잡한 초분자 구조의 큰 다양성을 형성하는 박막에 자기 조립 할 수 있습니다. 트리아 졸 매크로 개시제의 분자 모델은 그림 3 (빨간색으로 표시 단말기 브롬 원자를 가진 고분자 사슬의 35-Mer의 세그먼트)에 제시되어있다.

도 4 및도 5는 섬유 형상의 모폴로지를 형성하고 각각의 직경의 크기 (예를 들면,도 5 확인, 알킨 PCD들 중 대표적인 AFM 화상을 표시 : ~ 76 나노 미터 (패널 B), 38-60 내지 (패널 C)를 30 -40 나노 미터 (패널 E), 그리고 ~ 12-20 나노 미터 (창LF)). 일반적으로, 희석 한 원액을 형성 응집 모폴로지의 크기 감소의 결과 (예를 들어, 상대적으로 높은 농도의 "두께"섬유와 같은 네트워크에 희석 얇은 분리 섬유로 변환하는 경향).

또한 polycarbodiimide- g -polystyrenes에서 형성되는 형태 학적 스핀 코팅 클로로포름 재고에서 (그림 6)이다 도시. 클로로포름에 알킨 폴리 카보 다이이 미드 집단 행동과는 달리, 검사 PS-PCD들이 주된 모티프로 모두 분화구 같은 어셈블리 및 나노 크기의 도넛 형 아키텍처를 한 것으로 밝혀졌습니다. 그러한 모폴로지 재생 가능한 형성은 농도 변화에 의해 구동되는 것으로 생각된다.

도 78은 모두 대표적인 AFM 화상을 도시 polycarbodiimide- g -polystyrenes discr의 형성을 나타내는ETE 나노 스피어는 THF 또는 이진 THF / EtOH로 (25 %, v)의 농도 의존적 ​​입경 샘플 증착 용매 시스템을 적용 할 때. 그림 8의 구형 나노 입자로 개별 거대 분자의 조립 ~를 보여줍니다 사이즈 매칭까지 밀접하게 SEM-측정 모폴로지 84 나노 미터 (~ 100 nm의, 패널 전자). 놀랍게도, 패널 광고에 나타낸 큰 미크론 크기의 응집체는 서로 응집 된 개별 나노 입자로 구성 될 수있다.

그림 1
그림 알킨 폴리 카 보디와 그들의 PS-PCD들로 변환 "에서 이식"1. 합성을. (R)을 - (3-에 티닐 페닐) - 및 (S) - 시리즈 ethynylpolycarbodiimides의 전구체는 카르 보디이 미드 (즉, N - 페닐 - N '-hexylcarbodiimide 단량체 (PH)N의 비율을 변경하여 생성 된 -0 : 100 (100-박사), 15:85 (15-ET-85-박사), 30:70 (30-ET-70- 범위에서 다양한 반복 단위의 조성 N '-hexylcarbodiimide (ET)), 박사), 50:50 (50-ET-50-박사), 70:30 (70-ET-30-박사), 85:15 (85-ET-15-박사), 100 : 0 (100 ET ). 은 "클릭"프로토콜은 더 스티렌과 ATRP 반응 브롬 종료 macroinitiators로 사용되었다 자신의 트리아 졸 유도체, 합성하는 데 사용되었다 (중 50 또는 100 당량.) polycarbodiimide- g -polystyrenes 형성한다. 허가 (22) 재판. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2
그림 2. 도식 표현의 섬유의 주제로-자기 조립 폴리 카 보디. 패널은 AFM 분석에 의해 식별 대표 나선형 고분자 및 개별 거대 분자의 자기 조립 (self-assembly)가 번들로 형성하는 구조를 보여줍니다. 허가 (22) 재판. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3
트리아 졸 폴리 카보 다이이 미드 그림 3. 분자 모델입니다. 트리아 폴리 카 보디 구조는 브롬 종료 사이드 체인의 특정 방향에 의해 도입 된 나선형 모티브를 표시합니다. 아톰 컬러 코드 : 탄소 (녹색), 질소 (청색), 산소 (적색), 브롬 (적색). 이 동영상을 보려면 여기를 클릭하십시오. (마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여다운로드 할 수 있습니다.)

그림 4
AFM에 의한 폴리 카르 보디이 알킨 섬유화 4. 증거도. 섬유 집합체는 모든 알킨 복합 재료에 대한 일반적인 추세로 나타났다. 대표 AFM 현미경 사진을위한 촬영 (S) -85-ET-15-PH-PCD (패널 교류)(S) -100-ET-PCD (패널 D-F) 클로로포름에서 침착 중합체. 허가 (22) 재판. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5
도 5의 농도 변화를 통해 섬유의 크기 / 두께를 제어한다. 섬유 집계 FR 발생다른 농도에서 옴 (S) -100-ET-PCD : 5.0 ㎎ / ㎖ (패널 A); 2.5 ㎎ / ㎖ (패널 B); 1.25 ㎎ / ㎖ (패널 C); 0.625 ㎎ / ㎖ (패널 D); 0.313 ㎎ / ㎖ (패널 E); 및 0.156 mg의 / ㎖ (패널 F), 클로로포름로부터 증착. 스캔 크기 = 5.0 × 5.0 μm의. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 6
그림 6. 박막에 PS-PCD 나노 링 패턴을 개발. 대표적인 농도 시리즈 (R) -30-TRZ-70-PH-STYR (1 : 100) -PCD 폴리머 : 10.0 ㎎ / ㎖ (패널 A); 5.0 ㎎ / ㎖ (패널 B); 2.5 ㎎ / ㎖ (패널 C); 1.25 ㎎ / ㎖ (패널 D); 0.625 mg / ㎖ (패널 전자); 0.313 ㎎ / ㎖ (패널 F); 및 0.156 ㎎ / ㎖ (패널 g 및 h). 스캔 크기 = 5.0 × 5.0 μm의. 허가 (23) 재판. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 7
그림 7. Polycarbodiimide-의 g의 폴리스타이렌 나노 입자 박막에서 조립. 대표적인 높이와 위상도 (S) -50-TRZ-50-PH-STYR (1시 50분) -PCD 다른 용매에 고분자 : THF (패널 A, B) 및 THF / EtOH를 이진 시스템 (패널 C, D) . 중요한 것은, 폴리 카보 다이이 미드 백본에 PS-세그먼트를 추가하는 것은 자기 조립 특성에 띄는 효과가있다; 따라서, 고분자는 상자 "로 응집하는 경향이RS "나노 링이 아닌 섬유, 모든 알킨 PCD들. 허가 (23) 재판에 대한 발견 주된 모티브. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 8
SEM 분석에 의해 입증 polycarbodiimide- g의 폴리스타이렌 나노 구체의 그림 8. 도식 표현. -PCD 및 (R) -50-TRZ-50-Ph- : (S) -70-TRZ-30-PH-STYR (100 일)에서 조립 된 개별 나노 입자 (패널 E) 및 대형 골재 (패널 광고) STYR (1 : 100) -PCD 중합체 각각. 단단한 폴리 카보 다이이 미드 백본 (녹색 - 노란색) 환경에서 분산에 의해 형성과 개별 polycarbodiimide- g의 - 폴리스티렌 거대 분자에 대한 제안 된 자기 조립 (self-assembly) 모델폴리스티렌 측면 체인 (하늘색). 허가 (23) 재판. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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Discussion

요약하면, 스핀 - 코팅 증착 방법 알킨 폴리 카 보디이 미드 또는 하나에서 섬유 형상 골재, 리본, 웜 형상 구조, 섬유의 네트워크, 루프 형 섬유, 토 로이드, 및 superhelices 포함한 재현성 여러 타입의 모폴로지를 생성하는 편리한 방법을 나타낸다 각각의 PS-파생 상품 (즉, polycarbodiimide- g -polystyrenes). 거의 정량적 수율과 백본 S의 배위 - 따라서, ATRP 다음에 "클릭"반응을 이용하여 상기 작용과 함께 코디 삽입 중합은 신속 R과 통계 폴리 카 보디이 미드의 시리즈를 얻기위한 유일한 기회를 제공한다.

폴리 카 보디이 미드 형성 알킨 (도 1)는 이러한 고분자 섬유 형 집합체의 제조를위한 기질로서 중요하기 때문에, 폴리머 합성에서 중요한 단계로 나타난다; 그들은 또한 precurs 역할polycarbodiimide- g -polystyrenes의 합성 ORS. 특히 높은 N와 알킨 조성물 : m의 비는 아마도 교차의 결과로서, 합성을 "클릭"촉매 반응의 Cu (I)의 도중에 완전히 용해 (또는 유기 용매에 매우 제한된 용해도를 갖는) 재료를 생산하는 경향 부반응을 연결. 가장 일반적인 C 달리 6 -residues는 이상 도데 알킬 쇄 (즉, C (12) -)는 종종 복잡 탈 적심 패턴 및 「크레이터 "의 형성으로 이어질 때문에 증가 갖는 구조적 유연성, 실용적인 관점에서 피해야 오히려 별개의 개별 섬유 (22)보다.

모두 알킨의 PCD와 PS-PCD 시리즈의 또 다른 중요한 실제 결과는 강력하게 (즉, 유형 및 크기 (또는 집합 형태학의 크기) 제어), 목 용매 및 농도에 의해 영향을 받는다 차 구조를 형성 할 수있는 능력이다최대의 개방 강성로드의 폴리 카 보디를 기반으로 새로운 기능성 소재의 구조 설계 및 제조를위한 가능성. 특히, 토 로이드 형 응집체 성공적 polycarbodiimide- g -polystyrenes로부터 획득 될 수있는 경우에 스핀 코팅 0.156 ㎎ / ㎖ 클로로포름 재고에서 (도 6)에 (부피 기준으로 25 %) 더 극성 THF 또는 THF / EtOH를 용매 시스템을 적용하는 반면 AFM 및 SEM 기법 (도 78)의 조합에 의해 도시 된 바와 같이, 그라프 트 고분자는 구형 집합체의 형성을 유도한다. 농도 및 Si 웨이퍼 상에 클로로포름에서 스핀 코팅 할 때 형성되는 섬유 / 리본의 직경 사이에 선형 관계가 존재하지 않는다는 사실에도 불구하고, 원액의 농도를 감소 시키면 섬유의 두께의 제어를 허용 듯 알킨 PCD들에 대한 모폴로지 (그림 5).

제공된 제한 사항방법 자체가 나노 구조물을 생성하는 데 사용되는 기술에서 발생하는 (즉, 또는 용액 또는 벌크로 그 구조를 유지하지 못할 수도 탭핑 모드에 의한 박막의 AFM에 의해 쉽게 식별 모티프, 어떤 경우에는, 그러나, 확증 할 수있다 SEM 측정과 AFM 결과). AFM의 기술을 사용하는 또 다른 단점은 박막 패턴의 균일 성이 낮은 것이다. 따라서, 결과적으로 자주 선택 증착법 기판 용매 중합체 구조의 미묘한 균형에 의해 미리 결정된다. 후자는 각각의 특정 형태 모티브에 대한 최적 조건을 정의하기 위해 다수의 표본 철저하고주의 선별이 필요하다.

상기 AFM 기술의 주요 장점은 단단한 backbon과 통계 폴리 카보 다이이 미드 폴리머에서 조립 특정 모폴로지 (즉, 섬유, 나노 링, 구)를 생성하고 시각화 할 수있는 안정적이고 저렴한 방법을 제공한다는 것입니다화학적으로 구별되는 중합체 (24)의 혼합을 포함하여보다 정교한 방법, 계면 활성제를 도포 또는 마이크로 모세관 장치 (25)와 같은 비교적 복잡한 기계류를 사용하여 얻을 수있다 달리 에스. 이 방법의 미래 응용 프로그램, 전자 코 (26)을 개발 약물 분자 (27)를 제공하는 사업자로서 구형 집합체를 구성하고, 새로운 액정 재료 (28)를 설계 포함 할 수 있습니다.

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Acknowledgments

우리는 감사 (CHE-1126177)는 브루 커 사전 III 500 NMR 장비를 구입하는 데 사용되는 NSF-MRI 교부금을 인정합니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
styrene Sigma-Aldrich S4972-1L reagent
N,N,N′,N′′,N′′- Pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA) Sigma-Aldrich 369497-250ML reagent
Copper(I) iodide Sigma-Aldrich 215554-5G reagent
Copper(I) chloride Alfa-Aesar 14644, 5G reagent
1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU) Sigma-Aldrich 139009-100G reagent
N,N-dimethylformamide (DMF) Sigma-Aldrich 227056-100mL solvent
Tetrahydrofuran (THF) Acros-Organics B0320346 solvent
Chloroform Sigma-Aldrich 372978-100mL solvent
Methanol Fisher-Chemical A411-20 solvent
20 mL glass scintillation vials Cole-Palmer UX-08918-03 glassware
1-Dram vials (15 x 45 mm) Kimble-Chase KIM-60965D-1 glassware
13 mm syringe filter with 0.45 µm PTFE membrane VWR International 28145-493 membrane filter
Silicon wafer disks (25.4 ± 0.5 mm) Wafer World, Inc S076453 AFM substrate
Corning Stirrer/Hot Plate Hot Plate PC-420 heating device
single stage Unilab mBraun glove box Unilab 12-109 glove box
Nanoscope IV-Multimode Veeco AFM-machine Veeco 3100 Dimension V Atomic Probe Microscope AFM-instrument

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References

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