journal article·2010-05-25

Block Copolymer Nanocontainers

Marco Pinna, Stephanie Hiltl, Xiaohu Guo, Alexander Böker, Andrei V. Zvelindovsky

ACS Nano· Volume 4· Issue 5
Publisher page

Abstract

Using cell dynamics computer simulation, we perform a systematic study of thin block copolymer films around a nanoparticle. Lamellar-, cylinder-, and sphere-forming block copolymers are investigated with respect to different film thicknesses, particle radii, and boundary conditions at the film interfaces. The obtained structures include standing lamellae and cylinders, "onions", cylinder "knitting balls", "golf ball", layered spherical, "virus"-like and mixed morphologies with T-junctions and U-type defects. The kinetics of the structure formation and difference with planar thin films are discussed. Our simulations suggest that novel porous nanocontainers can be formed by the coating of a sacrificial nanobead by a block copolymer layer with a well-controlled nanostructure. In addition, first scanning force microscopy experiments on a model system reveal surface structures similar to those predicted by our simulations.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Block Copolymer Self-Assembly · Polymer Surface Interaction Studies · Advanced Polymer Synthesis and Characterization

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Computational Physics Group, University of Central Lancashire, Preston PR1 2HE, United Kingdom

DWI an der RWTH Aachen e.V., Lehrstuhl für Makromolekulare Materialien und Oberflächen, RWTH Aachen University, D-52056 Aachen, Germany

References (74)

Show source-provided references
1. Zvelindovsky A. V. · 200710.1007/978-1-4020-6330-5 ↗
2. Hamley I. W. · Nanotechnology · 2003 · 14 · R3910.1088/0957-4484/14/10/201 ↗
3. Park C. · Polymer · 2003 · 44 · 672510.1016/j.polymer.2003.08.011 ↗
4. Urbas A. · Adv. Mater. · 2000 · 12 · 81210.1002/(SICI)1521-4095(200006)12:11<812::AID-ADMA812>3.0.CO;2-8 ↗
5. Broz P. · Nano Lett. · 2006 · 6 · 234910.1021/nl0619305 ↗
6. Chen W.-Q. · Polymer · 2008 · 49 · 396510.1016/j.polymer.2008.06.056 ↗
7. Sakurai S. · Polymer · 2008 · 49 · 278110.1016/j.polymer.2008.03.020 ↗
8. Sivaniah E. · Macromolecules · 2005 · 38 · 183710.1021/ma0482157 ↗
9. Fukunaga K. · Macromolecules · 2003 · 36 · 285210.1021/ma021096f ↗
10. Olszowka V. · Soft Matter · 2009 · 5 · 81210.1039/B814365J ↗
11. Knoll A. · Nano Lett. · 2007 · 7 · 84310.1021/nl070006n ↗
12. Fasolka M. J. · Annu. Rev. Mater. Res. · 2001 · 31 · 32310.1146/annurev.matsci.31.1.323 ↗
13. van Zoelen W. · Soft Matter · 2009 · 5 · 156810.1039/b817093b ↗
14. Xu T. · Macromolecules · 2003 · 36 · 617810.1021/ma034511s ↗
15. Böker A. · Polymer · 2006 · 47 · 84910.1016/j.polymer.2005.11.069 ↗
16. Pinna M. · J. Chem. Phys. · 2006 · 125 · 15490510.1063/1.2356468 ↗
17. Pinna M. · Soft Matter · 2008 · 4 · 31610.1039/B706815H ↗
18. Matsen M. W. · Soft Matter · 2006 · 2 · 104810.1039/b611064a ↗
19. Schmidt K. · Langmuir · 2005 · 21 · 1197410.1021/la051346w ↗
20. Böker A. · Macromolecules · 2003 · 36 · 807810.1021/ma021347k ↗
21. Hong Y.-R. · Soft Matter · 2009 · 5 · 168710.1039/b820312a ↗
22. Kellogg G. J. · Phys. Rev. Lett. · 1996 · 76 · 250310.1103/PhysRevLett.76.2503 ↗
23. Huang E. · Macromolecules · 1998 · 31 · 764110.1021/ma980705+ ↗
24. Wang Q. · Macromolecules · 2000 · 33 · 451210.1021/ma991293n ↗
25. Matsen M. W. · J. Chem. Phys. · 1997 · 106 · 778110.1063/1.473778 ↗
26. Horvat A. · J. Chem. Phys. · 2004 · 120 · 111710.1063/1.1627325 ↗
27. Lyakhova K. S. · J. Chem. Phys. · 2004 · 120 · 112710.1063/1.1632475 ↗
28. Horvat A. · ACS Nano · 2008 · 2 · 114310.1021/nn800181m ↗
29. Knoll A. · Nat. Mater. · 2004 · 3 · 88710.1038/nmat1258 ↗
30. Knoll A. · Phys. Rev. Lett. · 2002 · 89 · 03550110.1103/PhysRevLett.89.035501 ↗
31. Knoll A. · J. Chem. Phys. · 2004 · 120 · 110510.1063/1.1627324 ↗
32. Xiang H. · Macromolecules · 2004 · 37 · 566010.1021/ma049299m ↗
33. Shin K. · Science · 2004 · 306 · 7610.1126/science.1100090 ↗
34. Wu Y. · Nat. Mater. · 2004 · 3 · 81610.1038/nmat1230 ↗
35. Xiang H. · J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. · 2005 · 43 · 337710.1002/polb.20641 ↗
36. He X. · J. Chem. Phys. · 2001 · 114 · 1051010.1063/1.1372189 ↗
37. Sevink G. J. A. · J. Chem. Phys. · 2001 · 115 · 822610.1063/1.1403437 ↗
38. Li W. · Macromolecules · 2006 · 39 · 80610.1021/ma052151y ↗
39. Chen P. · J. Chem. Phys. · 2006 · 124 · 10490610.1063/1.2178802 ↗
40. Yu B. · Phys. Rev. Lett. · 2006 · 96 · 13830610.1103/PhysRevLett.96.138306 ↗
41. Feng J. · Macromol. Theory Simul. · 2006 · 15 · 67410.1002/mats.200600042 ↗
42. Feng J. · Macromolecules · 2006 · 39 · 489910.1021/ma0605954 ↗
43. Xiao X. · Macromol. Theory Simul. · 2007 · 16 · 73210.1002/mats.200700041 ↗
44. Sevink G. J. A. · J. Chem. Phys. · 2008 · 128 · 08490110.1063/1.2829406 ↗
45. Wang Z. · Macromol. Theory Simul. · 2008 · 17 · 8610.1002/mats.200700069 ↗
46. Wang Z. · Macromol. Theory Simul. · 2008 · 17 · 30110.1002/mats.200800010 ↗
47. Pinna M. · J. Chem. Phys. · 2009 · 131 · 21490210.1063/1.3264946 ↗
48. Sachdev S. · J. Phys. C · 1984 · 17 · 547310.1088/0022-3719/17/30/019 ↗
49. Kamien R. D. · Phys. Rev. E · 2009 · 80 · 05170310.1103/PhysRevE.80.051703 ↗
50. Jackson A. M. · Nat. Mater. · 2004 · 3 · 33010.1038/nmat1116 ↗
51. Yabu H. · Chaos · 2005 · 15 · 04750510.1063/1.2137621 ↗
52. Yabu H. · Adv. Mater. · 2005 · 17 · 206210.1002/adma.200500255 ↗
53. Kim H. · J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. · 2007 · 45 · 103810.1002/pola.21860 ↗
54. Such G. K. · Nano Lett. · 2007 · 7 · 170610.1021/nl070698f ↗
55. Higuchi T. · J. Nanosci. Nanotechnol. · 2007 · 7 · 110.1166/jnn.2007.521 ↗
56. Tajima A. · Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects · 2007 · 16 · 332
57. Rider D. A. · Macromolecules · 2008 · 41 · 225010.1021/ma7020248 ↗
58. Higuchi T. · Soft Matter · 2008 · 4 · 130210.1039/b800904j ↗
59. Tang P. · Phys. Rev. E · 2005 · 72 · 01671010.1103/PhysRevE.72.016710 ↗
60. Chantawansri T. L. · Phys. Rev. E · 2007 · 75 · 03180210.1103/PhysRevE.75.031802 ↗
61. Sevink G. J. A. · Macromolecules · 2005 · 38 · 750210.1021/ma0506740 ↗
62. Uneyama T. · J. Chem. Phys. · 2007 · 126 · 11490210.1063/1.2463426 ↗
63. Fraaije J. G. E. M. · Macromolecules · 2003 · 36 · 789110.1021/ma025559t ↗
64. Yu B. · Macromolecules · 2007 · 40 · 913310.1021/ma071624t ↗
65. Pinna M. · Polymer · 2008 · 49 · 279710.1016/j.polymer.2008.04.038 ↗
66. Oono Y · Phys. Rev. A · 1988 · 38 · 43410.1103/PhysRevA.38.434 ↗
67. Bahiana M. · Phys. Rev. A · 1990 · 41 · 676310.1103/PhysRevA.41.6763 ↗
68. Qi S. · Phys. Rev. E · 1997 · 55 · 168210.1103/PhysRevE.55.1682 ↗
69. Ren S. R. · Macromolecules · 2001 · 34 · 11610.1021/ma000678z ↗
70. Ohta T. · Macromolecules · 1986 · 19 · 262110.1021/ma00164a028 ↗
71. Leibler L. · Macromolecules · 1980 · 13 · 160210.1021/ma60078a047 ↗
72. Guo X. · Macromol. Theory Simul. · 2007 · 16 · 77910.1002/mats.200700038 ↗
73. Rehse S. · Phys. Rev. E · 2008 · 77 · 05180510.1103/PhysRevE.77.051805 ↗
74. Mecke K. R. · Phys. Rev. E · 1996 · 53 · 479410.1103/PhysRevE.53.4794 ↗