结点官能化的嵌段共聚物可用于形成纳米结构。结点官能化的嵌段共聚物可包括通过结点与第二聚合物嵌段连接的第一聚合物嵌段，其中所述结点包括一个或多个静电带电部分。所述嵌段共聚物可包含式(Ⅰ)部分：A-J-B (Ⅰ)其中A为第一聚合物嵌段，B为第二聚合物嵌段，其中所述A嵌段和所述B嵌段在化学上不相似，且J为连接所述A嵌段和所述B嵌段的结点且包含一个或多个静电带电部分。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】结点官能化的嵌段共聚物优先权要求本申请要求2014年12月20日递交的美国临时申请61/919，440号的优先权，该申请通过引用全文并入本文。
本专利技术涉及结点官能化的嵌段共聚物，及其制备和使用方法。
技术介绍
有序的和纳米结构的聚合物组合物可用于多种环境中以产生具有所需性质的材料，如形成小的，三维结构的能力。可调整这样的聚合物的材料性质以在例如纳米光刻，太阳能光电板，光子晶体，纳米多孔膜领域提供有用的材料。
技术实现思路
在一个方面，嵌段共聚物包含式(I )部分:A-J-B ( I )其中，A为第一聚合物嵌段，B为第二聚合物嵌段，其中所述A嵌段和所述B嵌段在化学上不相似；且J为连接嵌段A和嵌段B的结点且包含一个或多个静电带电部分。在另一方面，用于形成图案化基底的复合结构包括基底和包含在所述基底的至少一部分表面上形成的嵌段共聚物材料的层，其中所述嵌段共聚物包含式(I )部分:A-J-B ( I )其中，A，J，B为如上定义，且其中所述基底在处理所述复合结构后变为所述图案化基底。在另一方面，用于形成图案化基底的方法包括如下步骤:(a)提供基底；(b)在所述基底的至少部分表面上形成含嵌段聚合物的层，其中所述嵌段共聚物包含式(I )部分:A-J-B ( I )其中，A，J，B为如上定义；(C)使所述层经受刻蚀过程，其中所述刻蚀过程暴露所述基底区域的图案；和(d)使所述基底材料的区域图案经受第二刻蚀过程，选择所述第二刻蚀过程以使其能够刻蚀通过步骤(C)暴露的基底层。其它特征，目的和实施方案将从说明书，权利要求书和附图中显而易见。【附图说明】图1A显示了用于形成图案化基底的复合结构的示意图。图1B显示了 PMMA-三唑-PDMS (上面)和PMMA-甲基三唑鑰碘化物-PDMS (下面)的NMR光谱。图2显示了 PMMA-三唑-PDMS (左)和PMMA-甲基三唑鑰碘化物-PDMS (右)的SAXS光谱。图3示意性说明了 PDMS-三唑鑰-三氟甲磺酸酰亚胺-PMMA的制备。图4A-4B分别显示了 PDMS-三唑鑰-三氟甲磺酸酰亚胺-PMMA的1H和19F的NMR光谱。图5示意性说明了 PDMS-三唑鑰-三氟甲磺酸酯-PMMA的制备。图6A-6B分别显示了 PDMS-三唑鑰-三氟甲磺酸酯-PMMA的1H和19F的NMR光谱。【具体实施方式】下面详细讨论本专利技术的实施方案。在所描述的实施方案中，为清楚起见采用特定的术语。然而，本专利技术不旨在限于所选择的特定术语。当讨论特定的示例性实施方案时，应理解这仅是为了示意的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不偏离本专利技术的精神和范围下，可使用其他组分和构型。本文所引用的所有参考文献通过引用并入本文，如同各自单独并入。描述了可提供减小的界面宽度和改进的长程有序的嵌段共聚物。长程有序在需要在5-300nm尺度内良好地控制嵌段共聚物结构的应用中是有用的，如纳米光刻，光伏，光子晶体和纳米多孔膜。减小的界面宽度对于嵌段共聚物的纳米光刻是特别有吸引力的，因为它允许具有尖锐边缘的三维结构的形成。一个生产有序材料的方法包括分离的嵌段共聚物模板。例如具有A-B或A-B-A结构的嵌段共聚物可经历自分离，其中所述聚合物优先这样安排:A嵌段与其它A嵌段相互作用且B嵌段与其它B嵌段相互作用。当所述A和B嵌段在化学上不相似时如一个亲水而另一个疏水时，这样的安排是有利的。一些实施方案包括用于制备和使用嵌段共聚物的方法。如本文所用，术语“嵌段共聚物”指包含两个或多个聚合物嵌段的聚合物。如本文所用，术语“聚合物嵌段”指多个单体单元的组，所述单体单元可为相同(如均相嵌段)或不同(如共聚物嵌段，无规共聚物嵌段等)且为连续聚合物链的部分，形成较大的聚合物部分。本文考虑多种多样的嵌段共聚物包括双嵌段共聚物(即包含两个聚合物嵌段的聚合物)，三嵌段共聚物(即包含三个聚合物嵌段的聚合物)，多嵌段共聚物(即包含多于三个聚合物嵌段的聚合物)，及其组合。自组装的嵌段共聚物通常包含两种或多种不同的聚合嵌段组分，例如组分A和B，这些组分与另一组分至少部分不相混。在合适的条件下，所述两种或多种至少部分不相混的聚合嵌段组分分离成两种或多种不同的相或微区。所述微区发生在所述5-300纳米尺度上且因此形成隔离的纳米尺寸结构单元的有序图案。许多类型的嵌段共聚物可用于形成自组装周期图案。实施方案包括可用在旨在形成周期纳米(nm)尺度特征的方法中的结点官能化的嵌段共聚物。例如，对于平版印刷应用，结点官能化的嵌段共聚物可为标准等离子体刻蚀技术，如氧反应离子刻蚀提供强健和高选择性的掩模。如本文所用，术语“结点官能化的嵌段共聚物”指在嵌段之间具有一个或多个结点的嵌段共聚物，所述结点具有一种或多种赋予所述嵌段共聚物化学和/或物理性质的官能团。在一些情况下，可修饰嵌段共聚物以产生结点官能化的嵌段共聚物。在这种情况下，现有的嵌段共聚物包含容易进行化学修饰(官能化)的结点。在一些实施方案中，所述结点可在所述嵌段间包括一个低聚段，该低聚段可赋予所述嵌段共聚物化学和/或物理性质，或容易进行赋予化学和/或物理性质的化学修饰。可用ATRP或RAFT技术⑴，⑵对嵌段共聚物结点官能化。其它方法利用偶联以在结点处引入功能(通常为氢键合的基团或刚性液晶段)(3)。铜催化的叠氮和炔基化合物的环加成反应(CuAAC)已被用于嵌段共聚物的偶联，因为它有利地是化学选择性的，高效的，且容许范围广泛的功能(4)。由CuAAC方法制备的嵌段共聚物在嵌段间的结点处包含1，2，3-三唑连接物。随后可将形成的三唑基团进行烷基化(5)，(6) ο在一些实施方案中，结点官能化的嵌段共聚物包含通过结点与第二聚合物嵌段连接的第一聚合物嵌段，其中所述结点包含一个或多个静电带电部分。所述嵌段共聚物可用式(I )描述:A-J-B ( I )其中，A为第一聚合物嵌段，B为第二聚合物嵌段，其中所述A嵌段和所述B嵌段在化学上不相似；且J为连接A嵌段和B嵌段的结点且包含一个或多个静电带电部分。所述A嵌段和所述B嵌段间的化学不相似性可有助于所述嵌段的分离。在一些实施方案中，所述嵌段共聚物可包含可通过结点连接的附加的嵌段，所述结点可与所述A和B嵌段间的结点J相同或不同。所述结点可包括低聚段。所述低聚段可包括多个重复单体单元，例如，1-10个单元，1-5个单元，或1-3个单元，其中一个或多个单元包括静电带电部分。因此，在一些实施方案中，所述结点包括1-10个静电带电部分，1-5个静电带电部分，或1-3个静电带电部分。所述低聚段可比所述A嵌段和/或所述B嵌段小(例如，在大小，分子量，和/或重复单元数量方面)。在本专利技术的一些实施方案中，可通过连续聚合和/或偶联i)第一聚合物嵌段A，?)含一个或多个静电带电部分或一个或多个在化学修饰后易于变为静电带电的低聚段，iii)第二聚合物嵌段B制备所述嵌段共聚物。下面确定的聚合物提供在一个或多个实施方案中有用的化学结构的例子。这些为非限制性例子，并被理解为可将多个不同的化学嵌段和结点组合在一起以形成多种不同的实施方案。示例性的聚合物嵌段的组成部分包括:聚((甲基)丙烯酸酯)，聚(硅氧烷)，聚醚(例如聚(氧化烯)，聚(苯乙烯)，聚(环烯烃))，聚酯，聚酰胺，聚丙烯酰胺，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含式(Ⅰ)部分的嵌段共聚物：A‑J‑B (Ⅰ)其中，A为第一聚合物嵌段；B为第二聚合物嵌段，其中所述A嵌段和所述B嵌段在化学上不相似；且J为连接所述A嵌段和所述B嵌段的结点且包含一个或多个静电带电部分。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：达米安·蒙塔纳尔，罗英东，克雷格·J·霍克，爱德华·J·克雷默，格伦·H·弗雷德里克森，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US
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