化學(xué)所在嵌段共聚物自組裝形貌調(diào)控研究方面取得進(jìn)展

　　嵌段聚合物可以自發(fā)組裝為尺寸周期低于100nm以下的納米結(jié)構(gòu)，進(jìn)而作為制備具有特定納米結(jié)構(gòu)材料的模板。嵌段共聚物尺寸小且有高產(chǎn)易得的優(yōu)異特點(diǎn)，使其得到了廣泛的關(guān)注和研究。基于嵌段聚合物的納米刻蝕技術(shù)被認(rèn)為是最重要的下一代刻蝕技術(shù)之一。為了實(shí)現(xiàn)納米刻蝕技術(shù)的應(yīng)用，需要解決嵌段聚合物滿足垂直取向形貌控制和局部圖案調(diào)控兩方面的難題。

　　在中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)的大力支持下，中科院化學(xué)研究所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王棟課題組科研人員在嵌段聚合物自組裝形貌控制方法方面取得系列進(jìn)展。在前期的研究工作中，科研人員利用石墨烯不可浸透性和界面能的可調(diào)控性，調(diào)控得到了自支撐的垂直取向嵌段聚合物薄膜。最近，他們首次提出了使用表面駐極體調(diào)控嵌段聚合物的自組裝形貌。利用電子束輻射SiO2/Si基底，制備出表面充電的駐極體，之后利用其產(chǎn)生的局域電場(chǎng)，對(duì)嵌段聚合物薄膜組裝進(jìn)行控制，成功實(shí)現(xiàn)了PS-b-PMMA薄膜的垂直取向控制。此方法具有操作窗口寬、適用于多種駐極體基底、可以達(dá)到大面積均一取向薄膜等特點(diǎn)。此外，結(jié)合電子束直寫技術(shù)可以在特定區(qū)域形成局域電場(chǎng)，進(jìn)而可以得到可任意定制的薄膜圖案（見圖1），實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域形貌取向的調(diào)控。更為重要的是，他們通過構(gòu)筑極小尺寸的駐極體，得到了單個(gè)或多個(gè)嵌段共聚物組裝單元的取向控制（見圖2），實(shí)現(xiàn)了嵌段共聚物自組裝的極限分辨率，為實(shí)現(xiàn)納米圖案精確定位提供了可能。該結(jié)果以全文形式發(fā)表在《自然·通訊》（Nat. Commun., 2016, 7, 10752）上。