Größenkontrolle von Blockcopolymer-Schablonen mittels elektrischer Felder

Um Festplatten der nächsten Generation zu bauen, werden verstärkt sog. Blockcopolymere, d.h. Zweikomponentenkunststoffe aus Polystyrol und Poly(methyl methacrylat) eingesetzt. Diese Bausteine bilden eine regelmäßige Struktur aus nanometergroßen Elementen (z.B. Zylindern) mit einem Abstand von ca. 30 Nanometern in einer Kunststoffmatrix aus.

Um die Größenordnung und die Abstände der Zylinder voneinander zu steuern, war bisher die Synthese eines neuen Kunstoffes mit veränderten Eigenschaften notwendig. Wie kürzlich in der Zeitschrift Nature Materials berichtet, ist an der Universität Bayreuth in der Gruppe von Prof. Dr. Alexander Böker am Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, ein Effekt entdeckt worden, der es erlaubt, die Abstände zwischen den Strukturelementen mit Hilfe eines elektrischen Feldes nanometergenau zu steuern.

Mit Hilfe von Röntgenstrahlung wurden die Struktureinheiten des Blockcopolymers "abgebildet" und man stellte fest, dass elektrische Felder von bis zu 12 kV/mm in der Lage sind, die beteiligten Polymermoleküle derart durch Streckung zu verformen, dass die charakteristischen Abstände der Struktur in einem Bereich von bis zu 10% reversibel und innerhalb von wenigen Millisekunden eingestellt werden können. Somit wären zukünftigt keine aufwendigen neuen Synthesen zur Steuerung der Strukturgröße notwendig. Die Beobachtungen konnten über die Polarität der Polymerketten erklärt und die relevanten Parameter zur Steuerung des Effektes identifiziert werden.

Originalveröffentlichung: K. Schmidt, H. G. Schoberth, M. Ruppel, H. Zettl, H. Hänsel, T.M. Weiss, V. Urban, G. Krausch, A. Böker; "Reversible Tuning of a Block Copolymer Nanostructure via Electric Fields"; Nature Materials 2007.