Geometric strong segregation theory for compositionally asymmetric diblock copolymer melts
我们已经确定了Wigner-Seitz细胞的几何形状的效果，在强隔离限制的二嵌段共聚物熔体具有较强的组成不对称性。提出了一个变分问题，描述的扭曲链路径由于几何约束所施加的细胞形状。我们计算的几何过剩能量的圆柱形相位排列成六边形，正方形和三角形晶格，并明确表明，六边形晶格具有最低的能量为一个固定的细胞面积。
2008-11-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Undulated cylinders of charged diblock copolymers
本文研究了含疏水嵌段和带电嵌段的两嵌段共聚物在水溶液中的柱-球形态转变。我们发现一个亚稳态的起伏的圆柱体配置的电荷和盐的浓度范围内，然而，发生在阈值以上的领域是有利的。通过建模的圆柱体两端的形状，我们发现，从圆柱体到球体的过渡的自由能势垒是相当大的，这个障碍显着下降的限制高聚合物电荷和低溶液盐度。这表明，观察到的起伏的圆柱体相位是动力学捕获的结构。
2006-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Orientational transitions in symmetric diblock copolymers on rough surfaces
我们提出了一个模型，解决了对称的嵌段共聚物，如PS/PMMA在光滑和粗糙表面上的取向转变。与粗糙固体表面接触的平行和垂直层状相的变形自由能计算为表面粗糙度振幅和波长的函数，以及聚合物层状周期性（分子量）。我们找到一个解析表达式的取向转变。这个表达式进行了比较，并同意最近的实验与六种不同的聚合物分子量和表面制备。
2005-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nanolithographic templates using diblock copolymer films on chemically heterogeneous substrates
对称二嵌段共聚物薄膜的相分离形成的层状结构的取向强烈地受到聚合物嵌段相对于基底的润湿性质的影响。在裸硅晶片上，聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的片层倾向于平行于晶片表面排列，聚甲基丙烯酸甲酯块优先润湿硅。我们已经开发了一种方法，用于通过使用化学改性的基板诱导laminates垂直于基板的安排。这是通过在沉积在硅片上的薄金膜上化学吸附硫醇封端的烷烃链的自组装单层来实现的。我们还表明，它是可能的，以空间控制垂直方向的薄片在亚微米的长度尺度，通过使用简单的化学图案和蚀刻它们，以产生纳米光刻模板。该方法对于使用嵌段共聚物薄膜制备明确的模板可能具有很大的技术兴趣。
2010-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Diblock copolymer thin films: Parallel and perpendicular lamellar phases in the weak segregation limit
我们研究了两个平坦平行壁之间的薄膜两嵌段共聚物的形态。研究仅限于弱偏析制度低于有序-无序转变温度。计算了垂直和平行于壁的相与完美片层形状的偏差。我们研究了材料间分界面的起伏及其与壁面的夹角，发现与其未扰动位置的偏差可能比强偏析情况大得多。评估弱偏析稳定性的层状相，它表明，表面相互作用，这是二次的单体浓度，有利于垂直层状相。特别是，没有一个优先吸附的壁之间的简并垂直和无阻平行层状相被删除。
2001-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Defect-free Perpendicular Diblock Copolymer Films: The Synergistic Effect of Surface Topography and Chemistry
我们提出了一个直接的自组装机制对获得无缺陷的垂直层状相的嵌段共聚物（BCP）薄膜。在我们的数值研究中，一个薄的BCP膜具有平坦的顶部表面上铸造的单向波纹固体基板。该基材经过化学处理，对两种BCP组分之一的偏好较弱。采用自洽场论（SCFT），我们发现，有一个增强的协同作用之间的两个基板特性：其地形（几何粗糙度）结合弱表面偏好。这种协同作用产生了理想的垂直层状相与完美的面内有序。无缺陷的BCP层状相是可再现的几个随机的初始状态，并获得了一系列的基板粗糙度和化学特性，即使是一个单向的多模基板粗糙度。我们的理论研究表明，可能的实验，将探讨单向基板抛光和化学表面处理之间的相互作用。这可能导致获得具有无缺陷横向对准的BCP膜的可行且经济的方式。
2016-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interfaces in Diblocks: A Study of Miktoarm Star Copolymers
我们研究了AB $_n$杂臂星形嵌段共聚物在强分离极限，重点是AB界面在确定相行为中所起的作用。我们开发了一个扩展的扭结路径的方法，使我们能够探索界面形状的能量依赖。我们考虑一个单参数的界面族来研究非对称恒星中的柱状到片状的转变。我们与最近的实验结果进行了比较。我们讨论了在界面能最小化的情况下，A15晶格的球形胶束的稳定性。我们证实了我们的理论，通过实施一个数值精确的自洽场论探测的相图和AB接口的形状。
2004-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thin Film Diblock Copolymers in Electric Field: Transition from Perpendicular to Parallel Lamellae
我们研究了薄膜二嵌段共聚物在垂直电场作用下的取向。两种制度被认为是分开的：弱隔离和强隔离。对于弱偏聚块体，当电场E_c低于临界值时，表面相互作用稳定了平行于表面方向的层状堆积。在临界场以上，当垂直于限制面（和平行于场）方向的层流稳定时，发生一级相变。膜的形态是平行和垂直薄片的叠加。与近晶相液晶的Helfrich-Hurault不稳定性不同，首先达到临界的模式具有自然的层状周期性。此外，相邻材料间分隔表面的起伏彼此异相。对于强分离区的嵌段共聚物，我们发现两个临界场E_1和E_2>E_1。当电场从零增加到E_1以上时，薄膜中间区域产生垂直于壁的取向，而表面区域仍然具有平行的薄层。当电场增加到E_2以上时，垂直取向跨越整个薄膜。
2002-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly of cylinder forming diblock copolymers on modulated substrates: a simulation study
利用自洽场论和强分凝理论研究了调控嵌段共聚物在调制基底上自组装的参数空间。研究了在弱择优衬底上，不同势垒高度和间距时，平行或垂直于衬底取向的面内圆柱的稳定性。在我们的模拟条件下，结果表明，圆柱体对齐正交基板起伏促进低势垒高度时，基板是优先少数块，独立的障碍间距。公度性显示出在正交网格的组装中发挥有限的作用。在较大的势垒高度，势垒间距与聚合物平衡周期接近的条件下，容易实现平行排列。当基底对多数嵌段有吸引力时尤其如此。屏障形状和基底亲和性之间的相互作用可以用于纳米技术应用，例如网格创建、密度倍增和3D BCP形态。
2018-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Structural changes of diblock copolymer melts due to an external electric field: a self-consistent field theory study
研究了两嵌段共聚物在外加电场作用下的相行为。我们采用自洽的场论，并把有关的麦克斯韦方程作为一个额外的自洽方程。因为我们不把电场当作微扰来处理，所以即使当它的大小很大时，我们也可以检验它的影响。电场仅通过两个块体的介电常数之间的差异耦合到系统的形态。我们发现，外场使体心立方相沿（111）方向取向，使其对称群降为$R{\bar 3}m$。对于范围从最小值到最大值的外部电场，可以发生该相和无序或六方相之间的转变，超过该最大值，$R{\bar 3m}$相完全消失。该电场范围取决于二嵌段结构和温度。我们在温度、结构和应用领域的空间中提出了几个穿过相图的切口，包括一个适用于最近研究的系统。
2005-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Equilibrium microstructures of diblock copolymers under 3D confinement
我们研究了在受限的三维几何结构中的二嵌段共聚物所表现出的平衡微结构。我们使用基于有限元的计算框架（Ackerman et al. 2017）执行自洽场论（SCFT）模拟，该框架提供了在任意几何形状下计算平衡结构的灵活性。我们考虑一系列的三维几何形状（四面体球），具有相同的体积，但表现出不同的曲率。这使我们能够研究平衡微结构上的3D几何形状的边缘和曲率效应之间的相互作用。我们观察到，超过一个长度尺度，平衡结构的变化，从一个相互连接的网络到一个多层的同心壳的曲率的3D几何形状减少。然而，低于该长度尺度，平衡结构仍然是与曲率无关的多层同心壳。我们还探讨了在几个离散的体积分数的平衡微观结构的变化。这项研究提供了深入了解可能出现的挫折阶段，在AB二块系统，而不同的形状的限制几何形状。
2019-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structure and Properties of Thermoresponsive Diblock Copolymers Embedded with Metal Oxide Nanoparticles
纳米结构聚合物-金属氧化物复合材料在传感器、光学、催化剂和药物输送等方面具有重要的应用前景，是当前研究的热点。特别是温敏聚合物的使用为聚合物模板的设计和构建提供了更多的灵活性和可能性。研究了以聚苯乙烯（PS）和聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）为主要聚合物微区的两种聚苯乙烯-聚N-异丙基丙烯酰胺（PS-b-PNIPAM）二嵌段共聚物（DBCs）与铁氧化物组成的金属氧化物/DBC杂化薄膜的结构和磁性。温敏性PNIPAM在水溶液中具有32°C的低临界溶解温度（LCST），这使得PS-b-PNIPAM二嵌段共聚物（DBC）结构中PS和PNIPAM的体积比可控。因此，一个温度和湿度控制单元的设计和建造，用于精确地调整嵌段结构的PS-b-PNIPAM DBCs，这是通过原位小角X射线散射（SAXS）和掠入射小角X射线散射（GISAXS）测量研究。利用超导量子干涉仪（SQUID）研究了热处理后的铁氧化物/聚苯乙烯-b-PNIPAM-DBC杂化薄膜的超顺磁行为。
2020-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Ordering mechanisms in confined diblock copolymers
我们提出了两嵌段共聚物中的几种有序机制。对于温度高于有序无序温度和在弱偏析制度，线性响应理论给出了在封闭的平面附近的聚合物密度。表面是化学图案化的，其中不同的区域吸引共聚物链的不同部分。将表面图案或模板分解成其傅立叶模式，并分析了这些模式的衰减。对于几种类型的图案（例如均匀和条纹表面），给出了表面图案在无序体中的持久性。它进一步表明，复杂的形态，可以诱导在薄膜，即使散装是无序的。接下来，我们考虑层状二嵌段共聚物（低温制度）在条纹表面的存在下。结果表明，如果表面周期性大于体周期性，则层流将出现相对于表面的倾斜。接近表面的薄片从它们的完美形状强烈扭曲。当表面和片层的周期相等时，垂直于表面的片层形成。最后，介绍了在薄膜中，从平行于表面的薄层到垂直于表面的薄层的转变。这两种状态之间的转变取决于表面分离和表面相互作用的强度。我们进一步计算了在垂直电场存在下有利于垂直有序的相图。在强分凝极限下，我们引入一个简单的模型来计算完全平行、完全垂直和混合（平行和垂直）态的相图。
2002-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ordered Phases of Diblock Copolymer Micelles in Selective Solvent
我们提出了一个平均场模型来探讨中性共聚物和选择性溶剂混合物中胶束聚集和晶格选择之间的平衡耦合。我们发现从面心立方到体心立方有序相的球形胶束的热致和溶致转变，与这些系统在广泛条件下的实验观察一致。非封闭堆积相的稳定性可以归因于两个物理机制：晶体熔化附近晶格声子的大熵和当晶格在较高溶液浓度下变得足够致密时体心立方结构的胶束间排斥的偏好。这两种机制都是由胶束聚集的减少和随后的晶格密度的增加作为溶剂选择性降低控制。这些结果揭示了胶束结构-“平头”或“毛状”-和胶束溶液中的长程序之间的关系。
2007-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nucleation of stable cylinders from a metastable lamellar phase in a diblock copolymer melt
从亚稳层状相的稳定的圆柱体相的液滴的成核检查内的单模式近似的Brazovskii模型的二嵌段共聚物熔体。采用液滴界面轮廓的变分分析方法，得到了任意取向圆柱与薄层界面自由能的解析表达式，界面自由能具有各向异性，当圆柱轴垂直于界面时比圆柱沿界面时低。因此，通过Wulff构造计算的液滴形状是透镜状的，沿着圆柱体的轴线变平。根据经典成核理论确定了临界液滴的尺寸和成核势垒。在适用经典形核理论的片层/圆柱相界附近，典型的临界液滴尺寸为30- 400个圆柱，长宽比为4- 10，形核势垒为30- 40 k_BT，当接近平均场临界点时，总的趋势是临界液滴变大，长宽比变大，形核势垒变小。
2003-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Epitaxial Transition from Gyroid to Cylinder in a Diblock Copolymer Melt
利用实空间动力学自洽场方法模拟了由双锥双螺旋体到六角填充圆柱体的外延转变过程。为了正确模拟结构变化，我们引入了一个系统规模优化技术，通过该技术抑制了人工中间结构的出现。当螺旋状单胞在[111]方向上受到剪切流动时，观察到圆柱形畴的形核和生长。我们证实，所产生的圆柱形域外延生长到原来的螺旋结构域作为螺旋$d_{\{220\}}$ $\to$圆柱体$d_{\{10\}}$。在稳态剪切流作用下，螺旋线随剪切流速度梯度的变化表现出不同的重联过程。先前使用自洽场论预测的动力学途径，其中三个折叠结转化为五个折叠结作为中间状态，没有观察到。
2005-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Not even metastable: Cubic double-diamond in diblock copolymer melts
本文通过强分离和自洽场方法，发现二嵌段共聚物熔体中立方双金刚石为不稳定鞍点，并证明均聚物共混和弹性不对称可使其转变为亚稳态。
2025-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Amphiphilic diblock copolymers as functional surfaces for protein chromatography
本研究提出用两亲性二嵌段共聚物（聚甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸）作为蛋白质色谱功能表面，通过单步方案获得多孔吸附剂，解决传统树脂填充不均匀问题，并验证其亲水性和羧基特性，微孔结构适合阳离子交换。
2022-11-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.QM
Chain Diffusion in Lamellar Block Copolymers
用分子动力学模拟研究了对称二嵌段共聚物链在宏观取向层状嵌段共聚物中的扩散。平行$D_\parallel$和垂直$D_\perp$的层状平面的扩散常数的结果进行了比较，结果在无序的一个相区域。对于长度N=40（1.1 N_e）和$100 (3N_e)$（其中$N_e$是相同密度下均聚物熔体的缠结长度）的二嵌段，$D_\parallel$几乎与$χ$无关，而$D_\perp$随着$χ$的增加而被强烈抑制。这些结果与基于Rouse模型的理论预测一致。猝灭无序系统的各向同性扩散常数用相应片层体系的$(2D_\parallel+D_\perp)/3$相当好地近似。
1997-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Origins of elastic properties in ordered nanocomposites
我们预测在层状相中的二嵌段共聚物熔体与添加的球形纳米颗粒，具有一个具有比纯的二嵌段共聚物系统更低的拉伸模量的一个嵌段的亲和力。这种弱化是由于纳米颗粒对层状结构域的溶胀和弹性惰性填料对聚合物的置换。尽管多畴样品的拉伸模量总体降低，但单畴的剪切模量显著增加。
2004-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Self-assembly of complex salts of cationic surfactants and anionic-neutral block copolymers. Dispersions with liquid-crystalline internal structure
本文报道了阳离子表面活性剂十二烷基三甲基铵与不同分子量的聚（丙烯酸）-嵌段-聚（丙烯酰胺）二嵌段共聚物的复合盐的合成。在水中，复合盐自组装成具有致密核和扩散壳的稳定分级聚集体。与先前的报道相反，表面活性剂/聚合物聚集体表现出Pm 3 n立方对称的液晶结构。晶体结构类似于用均聚物获得的晶体结构。大小和聚集数估计从光和小角度X-射线散射实验的组合。结果发现，随着二嵌段不对称性的增加，聚集体的尺寸减小。络合盐方法具有许多优点，其中之一是对制备条件和混合途径不敏感。
2013-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Bayesian model calibration for diblock copolymer thin film self-assembly using power spectrum of microscopy data and machine learning surrogate
本文提出了一种针对二嵌段共聚物薄膜自组装形态预测的贝叶斯模型校准方法，利用显微数据的方位角平均功率谱（AAPS）进行降维并保留关键信息，结合相信息先验分布和多层感知器代理模型加速推断，使单次校准的模型模拟次数减少五倍。
2023-08-04 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Copolymer template control of gold nanoparticle synthesis via thermal annealing
我们在这里提出了一个原始的过程相结合的自上而下和自下而上的方法，通过退火的薄金膜蒸发到孔模板通过蚀刻PS-PMMA共聚物膜。这样的过程允许更好地控制金纳米颗粒尺寸分布，这提供了更尖锐的局部表面等离子体共振。这使得这样的路线对于感测应用有吸引力，因为热蒸发后获得的Au纳米颗粒的品质因数增加了一倍以上。此外，这种方法可以通过使用具有各种分子量的共聚物来调节局部表面等离子体共振，因此对于表面增强拉曼光谱是有吸引力的。
2013-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of poly(trimethylene terephthalate-block-poly(tetramethylene oxide) copolymer nanocomposites reinforced by graphene oxide-Fe3O4 hybrid nanoparticles
采用原位聚合法制备了基于聚对苯二甲酸丙二醇酯-嵌段-聚四氢呋喃共聚物（PTT-PTMO）和氧化石墨烯-Fe 3 O 4纳米粒子杂化物的热塑性弹性体纳米复合材料。采用X射线光电子能谱学（XPS）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）和扫描电镜（SEM）对超顺磁性GO-Fe 3 O 4杂化纳米粒子进行了表征。研究了GO-Fe_3 O_4纳米杂化粒子的负载量（0.3wt%和0.5wt%）对合成纳米复合材料的相结构、拉伸性能和磁性能的影响。采用差示扫描量热法（DSC）和动态力学热分析（DMTA）对复合材料的相结构进行了表征。通过透射电子显微镜（TEM）评价GO-Fe 3 O 4纳米颗粒在弹性体基体中的分散性。GO-Fe 3 O 4纳米粒子混合物和纳米复合材料的磁性与其含量的特点，通过使用两种不同的技术：直流SQUID磁化测量作为温度（从2到300 K）和外部磁场和铁磁共振（FMR）在微波频率的函数。
2020-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Shear induced alignment in a model of a block copolymer
采用介观模型研究了均匀剪切流场中嵌段共聚物层状结构的稳定性。我们首先获得了稳态剪切流和振荡剪切流下的非线性层状解。这些解决方案的存在的区域被确定为模型的参数和流量的函数。最后，我们解决的稳定性的层状解决方案对长波长的扰动。
1999-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
Controlled Clustering of Superparamagnetic Nanoparticles using Block Copolymers : Design of New Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging
当聚电解质-中性嵌段共聚物在水溶液中与带相反电荷的物质混合时，发现自发形成稳定的复合物。该机制是基于静电学和相反电荷之间的补偿。静电配合物具有核壳结构。在核中，嵌段和带相反电荷的物质紧密结合并形成致密的凝聚微相。壳由中性链组成，并包围着核。在本文中，我们报告的结构和磁性的这种复合物制成的直径为6.3 nm的超顺磁性纳米粒子（磁赤铁矿γ-Fe 2 O3）和阳离子中性共聚物。研究的共聚物是聚（三甲基铵乙基丙烯酸甲酯硫酸酯）-b-聚（丙烯酰胺），分子量为5000-b-30000 gmol-1和110000-b-30000 gmol-1。通过光散射和低温透射电子显微镜的组合对混合共聚物-纳米颗粒聚集体进行了表征。发现它们的流体动力学直径在70 - 150 nm的范围内，并且它们的聚集数（每个聚集体的纳米颗粒数）在几十到几百之间。此外，磁共振自旋回波测量表明，复合物在磁共振成像中具有比单个纳米颗粒更好的对比度，并且这些复合物可用于生物医学应用。
2005-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thickening of liquids using copolymer grafted nanoparticles
本研究提出合成亲溶剂表面工程化纳米粒子（如硅烷化聚醚胺改性二氧化硅）的策略，结合流变实验与CGMD模拟，证明其能显著改变硅油和聚乙二醇的粘度，为可调流变复合材料的设计与液体配方优化提供新途径。
2025-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Single step synthesis and organization of gold colloids assisted by copolymer templates
我们在这里报告了一个原始的一步法合成和自组织的金胶体通过简单地将金盐的溶液制备与聚苯乙烯（PS）-聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）共聚物，硫醇化PS和丙二醇甲醚乙酸酯（PGMEA）作为溶剂。然后，该溶液的旋涂和退火允许形成PS域。根据所制备的溶液的聚合物浓度，每个PS域可以有一个或几个金纳米颗粒（NP）。对于高浓度的金纳米粒子在PS域，等离子体纳米粒子之间的耦合导致在光学消光光谱中的第二个峰的观察。这种集体效应可能与未来光学应变传感器的发展有关。
2014-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Preventing corona effects: multi-phosphonic acid poly(ethylene glycol) copolymers for stable stealth iron oxide nanoparticles
当分散在生物液体中时，工程纳米颗粒选择性地被蛋白质包覆，导致蛋白质冠的形成。这表明，蛋白质冠是至关重要的调节条件进入活细胞的细胞质。最近的报告将这种现象描述为普遍存在且与粒子的性质无关。然而，对于纳米医学应用，需要设计先进且具有成本效益的涂层，其抵抗蛋白质吸附并增加体内生物分布。在这项研究中，膦酸聚（乙二醇）共聚物的合成和用于包覆氧化铁颗粒。优化共聚物组合物以提供简单且可扩展的方案以及在培养基中的长期稳定性。结果表明，具有多个膦酸官能团和PEG链的聚合物优于其他类型的涂层，包括配体，聚电解质和羧酸官能化的PEG。此外，PEG化颗粒表现出异常低的细胞摄取，约为100毫微微克铁/细胞。本方法表明，工程颗粒的表面化学是与细胞相互作用的关键参数。它还为无机表面的有效功能化开辟了新的途径。
2014-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph
