La presente attività di ricerca ha avuto l’obiettivo di sviluppare un sistema ibrido innovativo in cui un copolimero a blocchi nanostrutturato è selettivamente caricato con nanoparticelle inorganiche conduttive. I copolimeri a blocchi (BCPs) consistono in macromolecole distinte di due o più omopolimeri, covalentemente legate e che tendono a segregare in microdomini distinti a causa delle loro mutue repulsioni [1, 2]. Questo genera la formazione spontanea di nanostrutture che sono state considerate utili alla creazione di patterns regolari su scala nanometrica e che sono importanti per diverse tecnologie su film sottile [3, 4, 5]. I microdomini dei BCPs nanostrutturati (sfere, cilindri o lamelle) formati spontaneamente per self-assembly [1-5], possono agire da hosts per sequestrare nanofillers di appropriata affinità chimica e geometrica producendo un ordine a lungo raggio nel posizionamento delle nanoparticelle [6]. I BCPs sono, quindi, materiali ideali per agire da “impalcatura” nell’ingegneria di nuovi nanocompositi, dove la distribuzione di particelle guest è guidata dall’ordine della matrice host. Questo genera un assemblaggio gerarchico di nanostrutture ibride organico-inorganico (polimero-metallo) in cui un livello di self-assembly guida il successivo. La chiave per l’ingegneria di questi materiali è l’abilità nel controllare la morfologia finale delle nanostrutture dei BCP e nell’ottenere un’infiltrazione selettiva di nanoparticelle in microdomini specifici delle nanostrutture. Nel presente progetto è stato utilizzato un copolimero a blocchi amorfo, poli(stirene-b-metilmetacrilato) (PS-b-PMMA), con frazione in volume scelta in modo tale da ottenere morfologia di tipo lamellare. Film sottili sono stati preparati mediante spin-coating o drop-casting a Tamb su un substrato trasparente e conduttivo quale ITO (Indium Tin Oxide). La scelta di questo substrato ha consentito di ottenere una orientazione perpendicolare dei microdomini lamellari di PS e PMMA formati per self-assembly. Infine, è stato realizzato un nanocomposito ibrido mediante incorporazione selettiva di nanoparticelle di oro all’interno dei domini di PS utilizzando un processo innovativo basato sull’evaporazione e condensazione di nanoparticelle metalliche [7, 8], le quali diffondono nei domini preferenziali formando nanoparticelle con selettività spaziale sulla superficie del film, in particolare dopo successivi trattamenti di ricottura.

Materiali polimerici nanostrutturati per il controllo della morfologia su scala nanometrica

Morvillo, P.;Diletto, C.;
2012

Abstract

La presente attività di ricerca ha avuto l’obiettivo di sviluppare un sistema ibrido innovativo in cui un copolimero a blocchi nanostrutturato è selettivamente caricato con nanoparticelle inorganiche conduttive. I copolimeri a blocchi (BCPs) consistono in macromolecole distinte di due o più omopolimeri, covalentemente legate e che tendono a segregare in microdomini distinti a causa delle loro mutue repulsioni [1, 2]. Questo genera la formazione spontanea di nanostrutture che sono state considerate utili alla creazione di patterns regolari su scala nanometrica e che sono importanti per diverse tecnologie su film sottile [3, 4, 5]. I microdomini dei BCPs nanostrutturati (sfere, cilindri o lamelle) formati spontaneamente per self-assembly [1-5], possono agire da hosts per sequestrare nanofillers di appropriata affinità chimica e geometrica producendo un ordine a lungo raggio nel posizionamento delle nanoparticelle [6]. I BCPs sono, quindi, materiali ideali per agire da “impalcatura” nell’ingegneria di nuovi nanocompositi, dove la distribuzione di particelle guest è guidata dall’ordine della matrice host. Questo genera un assemblaggio gerarchico di nanostrutture ibride organico-inorganico (polimero-metallo) in cui un livello di self-assembly guida il successivo. La chiave per l’ingegneria di questi materiali è l’abilità nel controllare la morfologia finale delle nanostrutture dei BCP e nell’ottenere un’infiltrazione selettiva di nanoparticelle in microdomini specifici delle nanostrutture. Nel presente progetto è stato utilizzato un copolimero a blocchi amorfo, poli(stirene-b-metilmetacrilato) (PS-b-PMMA), con frazione in volume scelta in modo tale da ottenere morfologia di tipo lamellare. Film sottili sono stati preparati mediante spin-coating o drop-casting a Tamb su un substrato trasparente e conduttivo quale ITO (Indium Tin Oxide). La scelta di questo substrato ha consentito di ottenere una orientazione perpendicolare dei microdomini lamellari di PS e PMMA formati per self-assembly. Infine, è stato realizzato un nanocomposito ibrido mediante incorporazione selettiva di nanoparticelle di oro all’interno dei domini di PS utilizzando un processo innovativo basato sull’evaporazione e condensazione di nanoparticelle metalliche [7, 8], le quali diffondono nei domini preferenziali formando nanoparticelle con selettività spaziale sulla superficie del film, in particolare dopo successivi trattamenti di ricottura.
Celle fotovoltaiche
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12079/6305
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