专利名称：用扫描隧道显微技术聚合制备高分子微晶薄膜的方法
技术领域：
本发明属高分子材料技术领域，是一种用扫描隧道显微技术聚合制备高分子纳米级微晶薄膜的方法。
用单体聚合为高分子聚合物已经有很长的历史。常用的方法是在不同物理条件下使用催化剂来得到聚合物。也有人使用过电化学聚合和等离子体聚合的方法。但迄今为止无人在高电场下从单体开始制备成极薄的、最小尺寸为纳米级的聚合物单晶薄膜。
本发明的目的在于提供一种在高电场下从单体开始制备纳米级的聚合物单晶薄膜的方法。
本发明利用扫描隧道显微镜(STM)内针尖与样品之间所固有的极高电场(每厘米大于1亿伏)来进行单体的聚合。方法是先用液状的单体极薄地均匀涂布在与之相对应的固体单晶表面，然后作为样品放入STM内，以恒流模式用STM的针尖进行扫描。在不断扫描的过程中，针尖产生的强电场使单体开始聚合，并逐步使它们从无序转为有序，直到最后得到单晶薄膜。作为例证之一，我们已用此法把苯乙烯制备为聚苯乙烯单晶薄膜。先用苯乙烯单体极薄地均匀涂布在对应的高定向热解石墨(HOPG)的表面上，放入STM，然后在空气中以针尖扫描此表面。可以看到原来分散的单体粒子逐步聚合并慢慢形成有序的晶体薄膜。最后用STM的形貌图判断局域为单晶薄膜。
本发明中STM有三个方面的作用①注入电荷(charging effect)；②在电场作用下使单分子电离(ionization)；③强场效应(high field effect)，即在强电场作用下使分子按照一定规律(例如最小势能位)顺序排列，并定向扩散。此处①、②两种作用使单体分子聚合，而③的作用使聚合物成为单晶。这种单晶的结构与衬底(晶体)的材料和取向有关，即在一定的条件下两种分子的化学键产生一定的共轭，形成新的结构。这种结构还可立即由STM本身所得到的形貌像所确认。
由于电场略微向周围弥散和晶体成核作用的影响，薄膜的尺寸将比扫描区域略大，但仍可得到亚微米级至纳米级的微小尺寸。因此这种材料可用于制备纳米电子器件，还可用于研究聚合物的生长机理以及研究不同晶体条件下表面微区(准原子分辨级)化学性质的变化。
权利要求
1.一种制备高分子微晶薄膜的方法，利用扫描隧道显微镜(STM)内针尖与样品之间所固有的高电场进行单体的聚合，其特征在于先用液状的单体极薄地均匀涂布在与之相对应的固体单晶表面，然后作为样品放入STM内，以恒流模式用STM的针尖进行描，针尖产生的强电场使单体开始聚合，逐步使它们从无序转为有序，直到获得单晶薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备高分子微晶薄膜的方法，其特征在于单体选用苯乙烯单体，将其极薄地均匀涂布在对应的高定向热解石黑的表面上，放入STM，然后以针尖扫描此表面，使原来分散的单体粒子逐步聚合，并慢慢形成有序的聚苯乙烯单晶薄膜。
全文摘要
本发明属高分子材料技术领域，是一种用扫描隧道显微技术聚合制备高分子微晶薄膜的方法，本法利用扫描隧道显微镜(STM)内针尖与样品之间所固有的高电场进行单体聚合。先用液状的单体均匀地涂布在某种固体单晶表面，然后放入STM，用STM针尖进行扫描。针尖产生的强电场使单体开始聚合，慢慢形成有序的单晶薄膜，其尺寸可达到亚微米级至纳米级。这种材料可用于制备纳米电子器件，还可用于研究聚合物生长机理等。
文档编号C08F112/00GK1116214SQ95111660
公开日1996年2月7日 申请日期1995年6月8日 优先权日1995年6月8日
发明者华中一, 徐伟 申请人:复旦大学