Oder and phase behaviour of block copolymers containing magnetic nano-particles

• Applicants: Professor Dr. Jens-Uwe Sommer; Professor Dr. Manfred Stamm
• Subject Area: Experimental and Theoretical Physics of Polymers
• Term: from 2008 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 73850418

Ziel des Projektes ist die Erzeugung von hoch-geordneten magnetischen Materialien unter Ausnutzung der Selbstorganisation von Copolymeren. Dazu werden magnetische Nanopartikel wie -Fe2O3 an ihrer Oberfläche mit Homopolymeren und gemischten Polymerbürsten funktionalisiert und mit geeigneten Blockcopolymeren gemischt. Abhängig von der Funktionalisierung werden sich die Nanopartikel selektiv anreichern entweder in einer der Copolymer-Nanophasen oder an deren Grenzfläche. Die Idee besteht nun darin, dass man diese magnetischen Nanopartikel zum einen dazu verwendet, um eine magnetische und räumliche Ordnung zu induzieren, und noch wichtiger, um die langreichweitige Ordnung der Mikrodomänen der dünnen Blockcopolymer-Filme als auch im Bulk durch Anwendung eines äußeren Feldes deutlich zu verbessern. Die eingeschränkte langreichweitige Ordnung schränkt derzeit die Anwendung dieser Materialien noch stark ein. Der Einfluss verschieder funktionalisierter magnetischer Nanopartikel auf die Ordnung im Magnetfeld soll detailliert studiert werden, wobei die Entwicklung der Mesophasen-Struktur während der Umorientierung/Umordnung der Blockcopolymer-Nanodomänen im Blickpunkt steht. Hierbei spielt das Kettenverhalten in der Nähe der anorganischen Oberflächen eine wichtige Rolle, und sowohl die Mobilität der Ketten als auch die Anordnung von Copolymerketten an der Grenzfläche zu den Nanopartikeln soll untersucht werden. Molekulardynamik-Rechnungen werden dazu dienen, das Ordnungs- und Segregations-Verhalten der Nanopartikel in den Copolymer-Morphologien als auch die Auswirkungen auf die Morphologie zu verstehen. Die Kombination von Experiment und Simulation sollte zu einem Verständnis der molekularen Details führen. Aus dieser Entwicklung von hoch-geordneten magnetischen Materialien mit Polymermatrix ist zu erwarten, dass bald neue Anwendungsfelder erwachsen.

• DFG Programme: Research Grants