Cylindrical domains of block copolymers developed via ordering under moving temperature gradient

移動温度勾配下でのシリンダー状ドメイン構造の秩序化

三田 一樹*; 田中 宏和*; 西条 賢次*; 竹中 幹人*; 橋本 竹治

Mita, Kazuki*; Tanaka, Hirokazu*; Saijo, Kenji*; Takenaka, Mikihito*; Hashimoto, Takeji

外場のないときにシリンダー状ナノ秩序構造を形成するブロック共重合体高分子を、ゾーン加熱法を用いて、無秩序-秩序相転移を経て秩序構造を形成することを世界で初めて試みた。その結果、シリンダーグレインは温度勾配軸方向に伸びた円柱グレインを形成し、グレイン内部ではシリンダー軸は常に温度勾配の軸と垂直に配向するという特徴あるシリンダーグレイン構造の創製に初めて成功した。

A zone heating method, which imposes the moving temperature-gradient field on order in process of various melts in general, enabled to control a macroscopic orientation of microdomain structures in block copolymer bulk. We applied the method to a polystyrene-block-polyisoprene diblock copolymer forming hexagonally packed cylindrical domains (hex-cyl) in the absence of extermal fields. We discovered that the method creates the following special texture of hex-cyl; (1) The texture seemingly consists of volume-filled columnar grains with the grain axis parallel to the temperature gradient axis (defined as the oz axis). (2) The cylinder axis always orients perpendicular to the oz axis with a rotational angle of the cylinder axis around the oz axis being fixed within a grain.