ブロックコポリマーアセンブリのフラストレーション

フラストレーションは凝縮された物質システムで遍在しており、ソフトマターの自己組織化を理解するための中心的な概念を提供します。フラストレーションは、ブロック共重合体を含むポリマーシステムの複数のスケールで見られます。分子スケールでは、化学的に異なるブロックが互いに反発するのに対し、チェーンの接続性が巨視的な分離を防ぐため、フラストレーションが生じます。メソスコピックスケールでは、ブロックコポリマーアセンブリがネイティブの形状を維持する傾向とスペースを埋めるための要件との間の競合により、フラストレーションが発生します。さらに大規模な場合、不満は外部フィールドまたは空間閉じ込めによって引き起こされる可能性があります。最近の理論的および実験的研究は、ブロック共重合体の自己組織化におけるさまざまな欲求不満の起源を十分に理解しています。さらに、異なるアーキテクチャを備えたマルチブロックコポリマーの形で、またはブロックコポリマーブレンドをブロックするブロックコポリマーシステムが、複雑で階層的に構造化されたフェーズの形成をもたらすフラストレーションを調節するために利用できることが実証されています。

Frustration is ubiquitous in condensed matter systems and it provides a central concept to understand the self-assembly of soft matter. Frustration is found at multiple scales in polymeric systems containing block copolymers. At the molecular scale, frustration arises because the chemically distinct blocks repel each other whereas the chain connectivity prevents a macroscopic separation. At the mesoscopic scale, frustration occurs due to the competition between the tendency for the block copolymer assemblies to maintain their native shape and the requirement to fill the space. At an even larger scale, frustrations could be induced by external fields or spatial confinement. Recent theoretical and experimental studies provide a good understanding of the origin of various frustrations in the self-assembly of block copolymers. Furthermore, it has been demonstrated that designed block copolymer systems, either in the form of multiblock copolymers with different architectures or block copolymer blends, could be utilized to regulate frustrations resulting in the formation of complex ordered and hierarchically structured phases.