大面积、长程有序嵌段共聚物自组装纳米结构的制备及应用研究

嵌段共聚物在一定条件下可以自组装成有序的超分子结构，特征尺寸为10nm～100nm。利用衬底表面图形诱导嵌段共聚物自组装是形成高度有序纳米结构的一种有效方法。为了制备大面积、长程有序嵌段共聚物自组装纳米结构，要求衬底表面图形的特征尺寸与嵌段共聚物自组装微区的特征尺寸相匹配。目前所采用的表面图形加工方法主要依赖于设备昂贵或者耗时长的半导体微细加工工艺，限制了嵌段共聚物自组装材料在纳米技术中的应用。本项目以非对称两嵌段共聚物薄膜为研究对象，在深入探索其在表面图形诱导和高温退火协同作用下自组装机制的基础上，采用纳米球刻蚀技术在衬底表面制作几何图形或化学图形，诱导生长大面积、长程有序的嵌段共聚物自组装纳米结构，并以此为模板制备功能性纳米颗粒阵列。通过将胶体自组装与嵌段共聚物自组装这两种工艺简单、成本低廉的"自下而上"方法巧妙结合，提供一种经济、高效的大面积、长程有序纳米微结构的加工新方法。

嵌段共聚物在一定条件下可以自组装成有序的超分子结构，特征尺寸为10nm～100nm。嵌段共聚物自组装为制备纳米材料与结构开辟了一条简单易行、成本低廉的途径，但也有自身的局限性。其中之一在于嵌段共聚物自组装形成的有序微区常常是无规则取向的，因此很难得到大面积的长程有序的微结构。利用衬底表面图形诱导嵌段共聚物自组装是形成高度有序纳米结构的一种有效方法。为了制备大面积、长程有序嵌段共聚物自组装纳米结构，要求衬底表面图形的特征尺寸与嵌段共聚物自组装微区的特征尺寸相匹配。目前所采用的表面图形加工方法主要依赖于设备昂贵或者耗时长的半导体微细加工工艺，限制了嵌段共聚物自组装材料在纳米技术中的应用。本项目以非对称两嵌段共聚物薄膜为研究对象，在深入探索其在表面图形诱导和高温退火协同作用下自组装机制的基础上，首先利用胶体微纳米球自组装技术制备大面积胶体晶体单层，再采用纳米球刻蚀技术在衬底表面上制作表面图形，诱导嵌段共聚物薄膜自组装，形成大面积、长程有序的纳米结构。通过将胶体自组装与嵌段共聚物自组装这两种工艺简单、成本低廉的“自下而上”方法巧妙结合，提供一种经济、高效的大面积、长程有序纳米微结构的加工新方法。