嵌段共聚物（BCP）的定向自组装(DSA)是制备各种二维纳米结构的有力工具。然而，如何通过BCP自组装将DSA扩展到均匀复杂的三维纳米结构仍然是一个挑战。

有鉴于此，MIT材料科学与工程教授Alfredo Alexander-Katz等人，介绍了一种在3D中制造各种纳米结构的方法，并使用模拟对其进行了测试。

本文要点

1）使用耗散粒子动力学(DPD)模拟来证明，通过交替堆叠两种“正交”的BCPs膜、AB共聚物薄膜和AC共聚物薄膜，可以实现均匀的多层纳米结构，而不需要交联或蚀刻任何组分。

2）新层的组装发生在前一层的顶部，因此来自基材的结构信息在膜中向上传播，这一过程被称为自定向自组装（SDSA）。如果多次重复此过程，则可以精确控制得到多层纳米结构。

3）此外，每一层中的嵌段共聚物的天然（本体）相不必相同，因此可以实现单相3D系统无法实现的复杂3D组装。这种方法结合石墨(或化学)外延能够将表面图案演变成三维纳米结构。展示了几个用这种方法制造的纳米结构的例子，包括排列的圆柱体、圆柱体顶部的球体和正交的纳米结构。

总之，该工作对于使用自组装创建复杂的3D纳米结构具有重要的指导意义。

参考文献：

Hejin Huang et al. Self-Directed Self-Assembly of 3D Tailored Block Copolymer Nanostructures. ACS Nano, 2020.

DOI: 10.1021/acsnano.0c05417

https://doi.org/10.1021/acsnano.0c05417