蘇州大學張正彪教授團隊發展了一類單一分子量類聚烯烴/聚酯嵌段共聚物體系。通過精準的化學結構調控，解決了嵌段共聚物導向自組裝中高相分離驅動力和表面能差異大的矛盾，實現了高χ值和平衡表面能的融合。所合成的嵌段共聚物經過簡單的熱處理即可形成垂直基底排布的sub-5 nm納米圖案，是為數不多能夠兼具高χ值和平衡表面能的嵌段共聚物體系，為嵌段共聚物導向自組裝材料的開發提供了重要的研究思路。
嵌段共聚物導向自組裝不受傳統光學衍射極限的限制，而且具有高分辨率、低成本和高通量等優勢，受到學術界和工業界的廣泛關注。近年來，為了實現更高圖形分辨率（<5 nm），高χ低N（χ：Flory-Huggins parameter；N：total number of segments）嵌段共聚物成為研究熱點。高χ值嵌段共聚物可以提供更小的特征尺寸（<10 nm），然而嵌段間較大的表面能差異，使其難以自發形成垂直基底排布的納米圖案。為了獲得垂直取向圖案，圖形轉移過程往往需要借助其他技術手段，這極大地增加了后續工藝的復雜程度和制造成本。迄今為止，兼具高χ值和平衡表面能的嵌段共聚物仍然少見報道。
近日，蘇州大學張正彪教授團隊面向先進制程芯片的重大需求，基于團隊在高分子精準合成領域的長期積累，成功開發了單一分子量類聚烯烴/聚酯嵌段共聚物體系。首先，作者通過構建迭代指數增長策略，批量合成了具有精確鏈長的單一分子量遙爪類聚烯烴、聚乳酸和聚苯基乳酸嵌段；利用高效的偶聯反應，分別制備了鏈長一致、組成精確的類聚烯烴-聚乳酸和類聚烯烴-聚苯基乳酸兩種單一分子量嵌段共聚物。其精確的化學結構排除了分子量分布、組成等分子參數的干擾，為本體及薄膜自組裝行為的定量研究提供了理想的分子模型。
相關成果近期在線發表于Science China Chemistry。蘇州大學材料與化學化工學部研究生劉雨欣為第一作者，張正彪為通訊作者；該工作得到了華南理工大學董學會教授的大力支持和幫助，譚睿博士和董學會教授為共同通訊作者。
詳見：Yuxin Liu, Rui Tan, Haibing Wu, Xue-Hui Dong & Zhengbiao Zhang. Quantitative understanding of phase segregation behaviors by precisely building discrete oligo-ester-b-oligo-olefin block copolymers. Sci. China Chem., 2023, doi: 10.1007/s11426-023-1805-2
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