КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 14-13-00683

НазваниеНовый способ самоорганизации блок-сополимеров в ходе синтеза вблизи структурированной поверхности: компьютерный эксперимент, теория и экспериментальная проверка.

Руководитель Чертович Александр Викторович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №1 - Конкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-303 - Теория и компьютерное моделирование полимерных систем

Ключевые слова компьютерное моделирование, блоксополимеры, самоорганизация, тонкие пленки, сополимеризация, микрофазное расслоение

Код ГРНТИ31.25.19

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Наноструктурированные тонкие полимерные пленки могут иметь ряд важных приложений: литографические маски, конденсаторы, устройства хранения информации, полевые транзисторы и т.д. [1]. Фазовое поведение таких систем может быть достаточно сложным благодаря взаимодействию со свободной поверхностью и/или подложкой, а также, в некоторых случаях, конформационным изменениям молекул вследствие малой толщины пленки. По этим же причинам построение теоретических моделей в таких системах проблематично [2], в особенности если дело касается сополимеров со случайной последовательностью. Наиболее изученными типами систем, как и в случае самоорганизации в объеме, являются диблок-сополимеры. Главной особенностью таких систем без ориентирующей подложки является возможность достижения дальнего порядка только на небольших масштабах [3,4]. Нанесение узора, селективно взаимодействующего с компонентами системы, на подложку помогает решить данную проблему [5]. Следует однако отметить, что для достижения дальнего порядка на больших масштабах в таких системах необходимо очень точно подбирать состав смеси сополимеров, что затрудняет получение структур хорошего качества [6,7]. По этой причине интересным представляется вопрос автоматического воспроизведения узора на подложке в процессе роста в системе полимерных блоков разного сорта. В отсутствие четких идей по экспериментальной реализации такой системы на помощь может прийти компьютерное моделирование. В связи с резким ростом вычислительных мощностей и одновременным развитием технологий параллельного программирования в последние 2 десятилетия методы компьютерного моделирования совершили огромный скачок и теперь рассматриваются многими учеными как самостоятельный и самодостаточный метод научного исследования, наравне с экспериментальными и теоретическими исследованиями. Мы ставим перед собой амбициозную задачу - разработать специальную методику синтеза АВ-блоксополимеров для создания желаемой структуры в объеме полимерной пленки. Исследуя, как упорядочиваются системы сополимеров с нерегулярными последовательностями, и как условия роста цепей влияют на блочно-массовое распределение, можно подбирать условия синтеза сополимеров таким образом, чтобы упорядочение шло вместе с одновременным ростом цепи в концентрированном растворе реагирующих олигомеров. При этом мы сконцентрируемся на структурообразовании в тонких пленках и приповерхностных слоях, где желаемую объемную структуру будет задавать текстурированная подложка. По сути, предлагаемый нами метод генерации сополимеров представляет собой объединение матричной полимеризации и конформационно-зависимого синтеза в условиях концентрированного раствора. Таким образом, мы будем разрабатывать методику переноса записанного на подложке узора в объем прилегающего полимерного материала методами компьютерного моделирования и с помощью аналитической теории. При этом основное внимание будет уделено определению оптимальных условий для формирования структуры в объеме полимерного материала и возможности воспроизводить узоры разного строения. В ходе проведения компьютерных экспериментов мы определим условий самоорганизации в процессе роста блоков. Планируется также проведение экспериментальной апробации предложенной методики путем псевдоживой полимеризации вблизи структурированной подложки. Также будет проведен подробный анализ возникающих при таком синтезе последовательностей и построена аналитическая теория самоорганизации сополимеров с "живой" последовательностью при неоднородных граничных условиях. [1] Kim H.-C., Park S.-M., Hinsberg W.D. Block Copolymer Based Nanostructures: Materials, Processes, and Applications to Electronics // Chem Rev. 2010. V. 110. P. 146-177. [2] Matsen M.W. Thin films of block copolymer // J. Chem. Phys. 1997. V. 106. P. 7781-7791. [3] Segalman R.A., Yokoyama H., Kramer E. J. Graphoepitaxy of Spherical Domain Block Copolymer Films // Adv. Mater. 2001. V. 13. P. 1152-1155. [4] Harrison C., Adamson D.H., Cheng Z., Sebastian J.M., Sethuraman S., Huse D.A., Register R.A., Chaikin P.M. Mechanisms of Ordering in Striped Patterns // Science. 2000. V. 290. P. 1558-1560. [5] Kim S.O., Solak H.H., Stoykovich M.P., Ferrier N.J., de Pablo J.J., Nealey P.F. Epitaxial self-assembly of block copolymers on lithographically defined nanopatterned substrates // Nature. 2003. V. 424. P. 411-414. [6] Stoykovich M.P., Müller, M., Kim S.O., Solak H.H., Edwards E.W., de Pablo J.J., Nealey P.F. Directed assembly of block copolymer blends into nonregular device-oriented structures // Science. 2005. V. 308. P. 1442-1446. [7] Kim S.O., Kim B.H., Kim K., Koo C.M., Stoykovich M.P., Nealey P.F., Solak H.H. Defect Structure in Thin Films of a Lamellar Block Copolymer Self-Assembled on Neutral Homogeneous and Chemically Nanopatterned Surfaces // Macromolecules. 2006, V. 39. P. 5466-5470.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---