Größenkontrolle von Blockcopolymer-Schablonen mittels elektrischer Felder

Um Festplatten der nächsten Generation zu bauen, werden verstärkt sog. Blockcopolymere, d.h. Zweikomponentenkunststoffe aus Polystyrol und Poly(methyl methacrylat) von führenden Firmen eingesetzt. Diese Bausteine bilden eine regelmäßige Struktur aus nanometergroßen Elementen (z.B. Zylindern) mit einem Abstand von ca. 30 Nanometern, d.h. 10.000-mal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares, in einer Kunststoffmatrix aus.

Um die Größenordnung und die Abstände der Zylinder voneinander zu steuern, war bisher die Synthese eines neuen Kunstoffes mit veränderten Eigenschaften notwendig. Wie kürzlich in der Zeitschrift Nature Materials berichtet (Online-Ausgabe vom 25. November 2007) [1], ist an der Universität Bayreuth in der Gruppe von Prof. Dr. Alexander Böker am Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, ein Effekt entdeckt worden, der es erlaubt, die Abstände zwischen den Strukturelementen mit Hilfe eines elektrischen Feldes nanometergenau zu steuern.

Mit Hilfe von Röntgenstrahlung wurden die Struktureinheiten des Blockcopolymers "abgebildet" und man stellte fest, daß elektrische Felder von bis zu 12 kV/mm in der Lage sind, die beteiligten Polymermoleküle derart durch Streckung zu verformen, dass die charakteristischen Abstände der Struktur in einem Bereich von bis zu 10% reversibel und innerhalb von wenigen Millisekunden eingestellt werden können. Somit wären zukünftigt keine aufwendigen neuen Synthesen zur Steuerung der Strukturgröße notwendig. Die Beobachtungen konnten über die Polarität der Polymerketten erklärt und die relevanten Parameter zur Steuerung des Effektes identifiziert werden.

Quelle: idw / Universität Bayreuth