[发明专利]结点官能化的嵌段共聚物

说明书

优先权要求

本申请要求2014年12月20日递交的美国临时申请61/919,440号的优先权，该申请通过引用全文并入本文。

技术领域

本发明涉及结点官能化的嵌段共聚物，及其制备和使用方法。

背景技术

有序的和纳米结构的聚合物组合物可用于多种环境中以产生具有所需性质的材料，如形成小的，三维结构的能力。可调整这样的聚合物的材料性质以在例如纳米光刻，太阳能光电板，光子晶体，纳米多孔膜领域提供有用的材料。

发明内容

在一个方面，嵌段共聚物包含式(Ⅰ)部分：

A-J-B  (Ⅰ)

其中，A为第一聚合物嵌段，B为第二聚合物嵌段，其中所述A嵌段和所述B嵌段在化学上不相似；且J为连接嵌段A和嵌段B的结点且包含一个或多个静电带电部分。在另一方面，用于形成图案化基底的复合结构包括基底和包含在所述基底的至少一部分表面上形成的嵌段共聚物材料的层，其中所述嵌段共聚物包含式(Ⅰ)部分：

A-J-B  (Ⅰ)

其中，A，J，B为如上定义，且其中所述基底在处理所述复合结构后变为所述图案化基底。

在另一方面，用于形成图案化基底的方法包括如下步骤：(a)提供基底；(b)在所述基底的至少部分表面上形成含嵌段聚合物的层，其中所述嵌段共聚物包含式(Ⅰ)部分：

A-J-B  (Ⅰ)

其中，A，J，B为如上定义；(c)使所述层经受刻蚀过程，其中所述刻蚀过程暴露所述基底区域的图案；和(d)使所述基底材料的区域图案经受第二刻蚀过程，选择所述第二刻蚀过程以使其能够刻蚀通过步骤(c)暴露的基底层。

其它特征，目的和实施方案将从说明书，权利要求书和附图中显而易见。

附图说明

图1A显示了用于形成图案化基底的复合结构的示意图。

图1B显示了PMMA-三唑-PDMS(上面)和PMMA-甲基三唑鎓碘化物-PDMS(下面)的NMR光谱。

图2显示了PMMA-三唑-PDMS(左)和PMMA-甲基三唑鎓碘化物-PDMS(右)的SAXS光谱。

图3示意性说明了PDMS-三唑鎓-三氟甲磺酸酰亚胺-PMMA的制备。

图4A-4B分别显示了PDMS-三唑鎓-三氟甲磺酸酰亚胺-PMMA的¹H和¹⁹F的NMR光谱。

图5示意性说明了PDMS-三唑鎓-三氟甲磺酸酯-PMMA的制备。

图6A-6B分别显示了PDMS-三唑鎓-三氟甲磺酸酯-PMMA的¹H和¹⁹F的NMR光谱。

具体实施方式

下面详细讨论本发明的实施方案。在所描述的实施方案中，为清楚起见采用特定的术语。然而，本发明不旨在限于所选择的特定术语。当讨论特定的示例性实施方案时，应理解这仅是为了示意的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不偏离本发明的精神和范围下，可使用其他组分和构型。本文所引用的所有参考文献通过引用并入本文，如同各自单独并入。

描述了可提供减小的界面宽度和改进的长程有序的嵌段共聚物。长程有序在需要在5-300nm尺度内良好地控制嵌段共聚物结构的应用中是有用的，如纳米光刻，光伏，光子晶体和纳米多孔膜。减小的界面宽度对于嵌段共聚物的纳米光刻是特别有吸引力的，因为它允许具有尖锐边缘的三维结构的形成。

一个生产有序材料的方法包括分离的嵌段共聚物模板。例如具有A-B或A-B-A结构的嵌段共聚物可经历自分离，其中所述聚合物优先这样安排：A嵌段与其它A嵌段相互作用且B嵌段与其它B嵌段相互作用。当所述A和B嵌段在化学上不相似时如一个亲水而另一个疏水时，这样的安排是有利的。

一些实施方案包括用于制备和使用嵌段共聚物的方法。如本文所用，术语“嵌段共聚物”指包含两个或多个聚合物嵌段的聚合物。如本文所用，术语“聚合物嵌段”指多个单体单元的组，所述单体单元可为相同(如均相嵌段)或不同(如共聚物嵌段，无规共聚物嵌段等)且为连续聚合物链的部分，形成较大的聚合物部分。本文考虑多种多样的嵌段共聚物包括双嵌段共聚物(即包含两个聚合物嵌段的聚合物)，三嵌段共聚物(即包含三个聚合物嵌段的聚合物)，多嵌段共聚物(即包含多于三个聚合物嵌段的聚合物)，及其组合。