Gyroid Nickel Nanostrutture da diblock Copolimero supramolecole

Ci sono diverse tecniche disponibili per la preparazione di nanofoams metallo: dealloying ^1-3, sol-gel si avvicina ^4,5, nanosmelting ^6,7, e la sintesi di combustione ^8. Nel processo dealloying, il materiale di partenza è di solito una lega binaria, per esempio, una lega di argento e oro. Il metallo meno nobile, argento in questo caso, può essere rimosso chimicamente o elettrochimicamente risultante in una schiuma porosa disordinato oro con legamenti dimensioni nanometriche. In sintesi combustione, il metallo è mescolato con un precursore energico che rilascia energia durante la sua decomposizione e guida la formazione di metallo nanofoam ^8. Studi sul comportamento meccanico di schiume metalliche indicano che in architetture disordinati sollecitazioni non possono essere trasmessi in modo efficace dalla nanoscala alla macroscala legamento complessivo ^9-11. Così nanofoams metallo ben ordinate dovrebbero avere proprietà meccaniche superiori rispetto allaquelle disordinate.

L'idea qui rappresentata è quella di impiegare copolimeri a blocchi che si auto-assemblano in nanostrutture ordinate come precursori di nanofoams metallo. A seconda della composizione di un copolimero a blocchi, il numero totale di unità monomeriche e la misura di repulsione tra i blocchi chimicamente collegati, varie morfologie appaiono come: sferica, cilindrica, lamellare, doppio gyroid, lamellare esagonale perforato, e altri ^12-14 . Inoltre, blocchi polimerici possono essere degradati selettivamente portando a materiali nanoporosi ^15. I metodi più comuni sono: ozonolisi ^16-18, irraggiamento UV ^19, reattiva agli ioni di incisione ^{20-22, 23-26} e dissoluzione. Le strutture porose generati possono essere recuperate le informazioni vari materiali inorganici. Ossidi metallici (ad esempio SiO _{2, TiO2)} sono solitamente introdotti tramite metodo sol-gel nei canali del modello ^27-29. Elplaccatura ectrochemical e electroless sono comunemente usati per depositare metallo in o su modelli ^30-33. Infine, il polimero residuo può essere rimosso dal polimero / nanoibridi inorganico tramite pirolisi ^2, dissoluzione ^{34,35, 28,29} degradazione UV, ecc

Nel nostro approccio, partiamo da un complesso supramolecolare di polistirene-block-poli (4-vinilpiridina) (PS-b-P4VP) copolimero diblock e pentadecylphenol anfifilico (PDP) molecole. Questo complesso è il risultato del legame idrogeno tra PDP e anelli piridinici (Figura 1A). La composizione del copolimero a blocchi di partenza e la quantità di aggiunta PDP sono scelti in modo tale che il sistema di auto-assembla ottenuti nel bicontinuous doppia morfologia gyroid con una rete PS e un P4VP (PDP) matrice (Figura 1b). Molecole PDP diventano selettivamente dissolto in etanolo e P4VP catene crollo sulla rete PS (Figura 1c). Successivamente, utilizzando il metodo di placcatura elettrolitica, nichel si deposita nei pori del modello (Figura 1d). Dopo la rimozione del polimero residuo tramite pirolisi, un nichel gyroid nanofoam ben ordinata è ottenuto (Figura 1e).