Internationaal onderzoeksteam ontwikkelt methode om nanomaterialen te karakteriseren

Onderzoekers van de universiteit van Paderborn, het Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM), het nationale metrologie-instituut van Italië, de Politecnico di Torino, Italië, en de Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), het nationale metrologie-instituut van Duitsland, hebben sequentiële infiltratiesynthese in nanogestructureerde polymeren.

Ze hopen de mogelijkheden voor het karakteriseren van materiaaleigenschappen op de kleinste lengteschaal te verbeteren. Materialen met structuren van slechts enkele nanometers zijn essentieel voor bijvoorbeeld toekomstige computerchips, energieconversie- en energieopslagprocessen en moleculaire zeven. De onderzoekers hebben hun bevindingen nu gepubliceerd als coverartikel in ACS toegepaste polymeermaterialen.

In Paderborn werkt het team onder leiding van natuurkundige prof. Jörg Lindner met nanogestructureerde blokcopolymeren, onderling verbonden polymeerketens die “zichzelf organiseren” in regelmatige patronen, waardoor een breed scala aan toepassingen mogelijk is.

“Ons vermogen om de zelforganisatie van blokcopolymeren te beheersen, heeft de afgelopen jaren snelle vooruitgang geboekt”, zegt Lindner. Om deze ontwikkeling voort te zetten, moeten echter niet-destructieve methoden voor het karakteriseren van materiaaleigenschappen worden uitgebreid, als het doel van een grotere onderneming waarbij de co-auteurs van partnerinstellingen, INRiM, Politecnico di Torino en PTB betrokken zijn.

Met blokcopolymeren kunnen extreem kleine structuren op halfgeleideroppervlakken worden gemaakt, wat toekomstgerichte processen mogelijk maakt voor het verder miniaturiseren van micro-elektronische componenten van de volgende generatie.

“De structuurgroottes die hier kunnen worden bereikt, worden alleen beperkt door de lengte van de polymeerketens, dus ze kunnen zelfs kleiner zijn dan de structuren die moeizaam worden geproduceerd met conventionele technieken. De vooruitgang in miniaturisatie creëert ook een behoefte aan nieuwe meetmethoden en groottestandaarden, zodat kleinere structuren kunnen worden geanalyseerd. Blokcopolymeren kunnen hier ook helpen, maar alleen nadat de chemische verschillen tussen de betrokken polymeertypen zijn vergroot door selectief een van de polymeren te modificeren. Selectieve integratie van aluminiumoxide met behulp van sequentiële infiltratiesynthese maakt het mogelijk om nanostructuren te creëren die kunnen worden gebruikt om deze nieuwe meetprocessen te testen”, legt Lindner uit.