Orientierte Blockcopolymerfilme zur Erzeugung mikroskopischer Oberflächenstrukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Thurn-Albrecht
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 1998 bis 2000
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5108012

Im bisherigen Verlauf des Projekts wurden grundsätzliche Experimente zum Orientierungsverhalten von Blockcopolymerfilmen in einem elektrischen Feld durchgeführt. Die Struktur der Filme wurde hauptsächlich mit Röntgenkleinwinkelstreuung und ergänzend mit Neutronenkleinwinkelstreuung sowie Elektronenmikroskopie untersucht. Üblicherweise führt die unterschiedliche Wechselwirkung der beiden Blöcke mit den Grenzflächen eines dünnen Films dazu, daß sich die Mikrophasenstruktur parallel zur Filmebene ausrichtet. Um eine zylindrische Mikrophasenstruktur senkrecht zur Filmebene auszurichten, muß dieser Einfluß der Grenzflächen von der Wechselwirkung mit dem elektrischen Feld übertroffen werden. Die durchgeführten Experimente zeigen, daß selbst Filme mit mehreren 10 Mikrometern Dicke auf kollektive Art und Weise auf das angelegte elektrische Feld reagieren: erst oberhalb eines Schwellenwertes für das elektrische Feld orientiert sich die Mikrophasenstruktur entlang des elektrischen Feldes aus. Der gemessene Schwellenwert liegt deutlich höher als die Feldstärken, die nötig sind, um im Volumen vergleichbare Orientierungseffekte hervorzurufen. Im beantragten Verlängerungszeitraum sollen die beobachteten Phänomene zunächst auf eine breitere quantitative Basis gestellt werden. Hierzu sollen Parameter wie Filmdicke und Grenzflächenenergie weiter variiert werden. Vergleichende Messungen an einem Blockcopolymer mit lamellarer Mikrophasenstruktur und einem Polymer mit anderen dielektrischen Eigenschaften sollen durchgeführt werden. Sodann soll untersucht werden, inwieweit es möglich ist, mit Hilfe von orientierten Blockcopolymerfilmen Nanostrukturen herzustellen. Der erste Schritt dieses Projektteils besteht darin, eine Mikrophase in einem orientierten Film selektiv zu degradieren und aufzulösen. Das Resultat wäre eine Membran mit Kanälen von ca. 10 Nanometern Größe. Eine solche Struktur ist für eine Vielzahl von Anwendungen und weiterführenden Experimenten interessant.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien