En ny tilgang til konstruktion af fremtidens materialer

Nogle af de mest interessante og fascinerende elektroniske enheder, der en dag vil være tilgængelige for forbrugerne, fra papirtynde computere til elektronisk stof, vil være resultatet af avancerede materialer designet af forskere. Ja, nogle bemærkelsesværdige opdagelser er allerede gjort. For at forny yderligere forskere skal lære at præcist konstruere de kemiske strukturer af materialer på nanoskalaen på en sådan måde, at de giver specifikke makroskopiske egenskaber og funktioner.

En forskergruppe, arbejder sammen i National Synchrotron Light Source, har fundet en ny måde at gøre netop det på. De har syntetiseret en ny klasse af makromolekyler, der organiserer sig selv, eller "selvsaml, "i forskellige ordnede strukturer med funktionsstørrelser mindre end 10 nanometer. Kaldes" gigantiske overfladeaktive stoffer, "disse store molekyler efterligner de strukturelle træk ved små overfladeaktive stoffer (stoffer, der væsentligt sænker overfladespændingen mellem to væsker, såsom vaskemidler), men er blevet transformeret til funktionelle molekylære nanopartikler ved at blive "klikket" med polymerkæder. De resulterende materialer er unikke, fordi de bygger bro mellem små molekyloverfladeaktive stoffer og traditionelle blokcopolymerer og dermed besidder en interessant "dualitet" i deres selvsamlingsadfærd.

"Denne materialeklasse giver en alsidig platform til konstruktion af nanostrukturer, der har funktioner mindre end 10 nanometer, som er en skala, der er meget relevant for tegninger af nanoteknologi og mikroelektronik, "sagde undersøgelsens tilsvarende videnskabsmand Stephen Cheng, en forsker ved University of Akrons College of Polymer Science and Polymer Engineering. "Mere generelt, Vi er også interesserede i, hvordan vores resultater kan hjælpe med at fremme vores forståelse af de kemiske og fysiske principper, der ligger til grund for selvsamling. "

Overfladeaktanter spiller en enorm rolle i vores hverdag, selvom de fleste mennesker ikke er klar over dem. De findes i husholdningsrensere og sæber, klæbemidler, maling, blæk, plast, og mange, mange andre produkter. Naturligt, de er en vigtig del af materialeforskning.

Kæmpe overfladeaktive stoffer har potentiale til at være endnu mere alsidige end deres mindre modstykker, fordi de har fordelene ved både en polymer og et overfladeaktivt stof. De er af særlig interesse for elektronikindustrien, fordi de spontant kan samle sig til nanodomæner med få nanometer i størrelse. Denne længdeskala skal opnås for at muliggøre en kontinuerlig nedskæring af computerchips, men det har vist sig meget vanskeligt at opnå for konventionelle teknologier. Produktionen af ​​tynde film med nanopatroon - som er grundlaget for moderne computerchips - kan blive direkte påvirket af kæmpe overfladeaktive stoffer. Hvis der kan produceres film med mindre nanoskala funktioner, de kan føre til tættere, hurtigere computerchips.

Gruppen brugte flere teknikker til at studere forskellige kæmpe overfladeaktive prøver i tyndfilmform, såvel som i bulkform og i opløsning. Disse teknikker omfattede græsning-forekomst lille vinkel røntgenstråling (GISAXS) ved NSLS beamline X9. GISAXS er velegnet til at studere tynde filmprøver, der har bestilt nanoskala funktioner, typisk mellem 5 og 20 nanometer, og kan fortælle forskere om formen, størrelse, og orientering af disse funktioner, blandt andre oplysninger. Det er meget udbredt til at studere selvsamlede tynde film med nanoskala funktioner.

Denne undersøgelse blev offentliggjort i juni 18, 2013 -udgaven af Procedurer fra National Academy of Sciences .