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更新日期:104年7月31日

材料系林唯芳教授快速增益含導電高分子之嵌段共聚物自組裝成奈米有序結構研究榮登 《Macromolecular Rapid Communications》期刊封面

國際著名高分子期刊《Macromolecular Rapid Communications》,在7月27日刊出由台大材料系主導與美國知名阿岡國家實驗室/芝加哥大學的合作研究成果。該研究證實以動力學原理,加入少量具選擇性的塑化劑(添加劑)在含導電高分子的硬-軟嵌段共聚物內,快速達到熱力學平衡,能夠在極短時間內(一個小時)與相對低溫(140度)的退火條件下,有效且迅速的增益共聚物的奈米有序結構的形成。

林唯芳教授指出,可自組裝奈米有序結構的硬-軟嵌段共聚物,被業界視為最具潛力製作下世代奈米尺寸光電元件及醫學用途的新興原料,美國IBM、Intel、台積電等公司都在積極發展中。此項國際合作計畫主要是為了解決硬-軟嵌段共聚物普遍受到硬鏈段自身過強的作用力以及硬鏈段與軟鏈段之間也同時具有過強作用力的影響,導致此類共聚物即使在相當高溫(>200度)且相當長的時間(2-4天)進行退火情況下,時常遭遇動態阱(kinetic trap),而無法形成有序結構,雖然很多科學家利用化學改質的方式抑制過強的作用力,促進有序結構的形成,但是也犧牲了硬鏈段良好的光電特性。該團隊創新的以簡易製程添加物法解決問題並對加入不同含量且具選擇性的添加物,搭配不同體積分率硬-軟嵌段共聚物與不同的退火處理條件,進行奈米結構與有序結構規整程度的一系列探討。

研究的結果顯示,加入適當含量的添加物、配合適當的溫度與時間進行退火處理,除了可以有效且迅速獲得硬-軟嵌段共聚物的原始奈米結構,經由精準調控退火條件,甚至使同一組成的硬-軟嵌段共聚物,獲得不同尺寸和不同形態的奈米結構,大量省去製作硬-軟嵌段共聚物的時間與成本。此外,共聚高分子在進行有序奈米結構排列同時添加劑可以去除,保有硬-軟嵌段共聚物本身具有的良好光電性質。

臺大材料系與美國的研究團隊,自2013年開始進行國際合作研究迄今,僅有二年時間,一些成果皆已陸續發表於 等國際著名期刊。本項研究共花了近二年時間完成實驗與分析,已獲得台灣專利(I478962號)與美國專利申請中,為硬-軟嵌段共聚物的應用提供重大突破。本發明對產業界需同時具奈米結構與特殊功能的應用將得以提升,如光電元件及生醫產業等。

這次合作研究由美國能源部(DOE)與中華民國科技部(MOST)支持。參與人員除了美國阿岡國家實驗室的科學家 Darling博士以及臺大材料系林唯芳教授之外,主要參與研究的人員還包括臺大材料系的何俊智博士、吳尚融先生與林詩翔博士。

  • 材料系林唯芳教授快速增益含導電高分子之嵌段共聚物自組裝成奈米有序結構研究榮登 《Macromolecular Rapid Communications》期刊封面。

    材料系林唯芳教授快速增益含導電高分子之嵌段共聚物自組裝成奈米有序結構研究榮登 《Macromolecular Rapid Communications》期刊封面。

  • (左起) 博士後研究員何俊智及材料系林唯芳教授。

    (左起) 博士後研究員何俊智及材料系林唯芳教授。

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