IJPSgydF4y2Ba
国际高分子科学杂志》上gydF4y2Ba
1687 - 9430gydF4y2Ba
1687 - 9422gydF4y2Ba
HindawigydF4y2Ba
10.1155 / 2017/6812619gydF4y2Ba
6812619gydF4y2Ba
研究文章gydF4y2Ba
可逆塑造Microwells偏振光照射gydF4y2Ba
皮拉尼gydF4y2Ba
FedericagydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
http://orcid.org/0000 - 0001 - 5332 - 6686gydF4y2Ba
AngelinigydF4y2Ba
安吉洛gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
FrascellagydF4y2Ba
弗朗西斯卡gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
DescrovigydF4y2Ba
埃米利亚诺·gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
KawatsukigydF4y2Ba
这个日本gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
Dipartimento di Scienza Applicata e TecnologiagydF4y2Ba
Politecnico di都灵gydF4y2Ba
Corso Duca degli Abruzzi 24gydF4y2Ba
10129年都灵gydF4y2Ba
意大利gydF4y2Ba
polito.itgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
先涛公司/ le Tecnologie Sostenibili未来gydF4y2Ba
史犬di TecnologiagydF4y2Ba
Corso特兰托21gydF4y2Ba
10129年都灵gydF4y2Ba
意大利gydF4y2Ba
iit.itgydF4y2Ba
2017年gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba
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2017年gydF4y2Ba
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26gydF4y2Ba
10gydF4y2Ba
2017年gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba
2017年gydF4y2Ba
2017年gydF4y2Ba
版权©2017 Federica电阻等。gydF4y2Ba
这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。gydF4y2Ba
在过去的几年,stimuli-responsive高分子材料引起了极大的兴趣,由于其低成本和易用性的广大区域结构化结合的可能性,积极操纵它们的属性。在这项工作中,我们提出一个聚合模式soft-imprinted microwells含有偶氮苯分子。单个元素的形状可以控制模式的制造通过辐照后适当的偏振光。利用偶氮苯的光反应性化合物,我们将演示可能可逆调节井从最初的圆形的contraction-expansion非常狭窄的缝隙。我们也显示的初始形状可以恢复microconcavities翻转90°的极化。可能可逆控制单个元素的结构化表面的最终形态提供了机会工程师动态表面性质,从而为多个应用程序打开新的视角。gydF4y2Ba
1。介绍gydF4y2Ba
近年来,大面积的能力模式stimuli-responsive材料在微观和纳米打开了机会工程师表面结构和触发特殊的属性,如复杂的光学功能(gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba)或表面属性(gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba件轻松事交互)。在过去二十年中,微型和纳米尺度研究进展使得一些图形技术的发展,包括软光刻技术(gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba],nanoimprint光刻[gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba)、干涉光刻技术和先进光刻(照片gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba]。微纳米加工技术发现应用在很多领域,如光学和光子学(gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba,微流体gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba),甚至生物学(gydF4y2Ba
8gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
然而,尽管这些令人印象深刻的成就,大部分的传统模式技术导致的静态结构,装配后无法修改的特性。为了克服这种限制,Karageorgiev等人提出了利用azopolymers photoresponsivity的一个叫定向Photofluidization光刻技术(gydF4y2Ba
9gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
11gydF4y2Ba),尽管“photofluidization”一词是有争议等的基本机制的影响仍在辩论(gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba]。基于相同的方法,这里我们提出一个可逆的操纵预制azopolymeric结构由偏振光。gydF4y2Ba
Azopolymers是众所周知的转导可见光刺激到一个机械改性由于环异构化引发的偶氮苯分子吸收光子(gydF4y2Ba
13gydF4y2Ba]。环异构化的结果在一个机械改性的聚合物gydF4y2Ba
14gydF4y2Ba),有时在一个有效的大规模移民gydF4y2Ba
15gydF4y2Ba),允许结构聚合物表面通过直接照明(gydF4y2Ba
16gydF4y2Ba]。当大规模移民发生平行偏振的入射辐射,预制微观结构可以anisotropically变形取决于光照条件(gydF4y2Ba
17gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
18gydF4y2Ba]。在细节中,我们从microwells数组开始,表明microwells的形状可以通过暴露可控这部电影完全偏振光。如果使用线性偏振辐射,microwells的初始形状可以通过将极化恢复90°。这里介绍的技术代表了一种有价值的方法来优化prestructured表面的特性。gydF4y2Ba
2。材料和方法gydF4y2Ba
样品制备gydF4y2Ba。azopolymer认为是azopolyelectrolyte(聚gydF4y2Ba
{gydF4y2Ba
1 - [4 - (3-carboxy-4-hydroxyphenylazo) benzenesulfonamido] 1, 2-ethanediyl, sodiumsalt})命名为PAZO(分子量(Mw)≈369年33克/摩尔),由Sigma-Aldrich提供。PAZO掺杂聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA),导致混合物准备如下:PMMA粉(分子量(Mw)≈15000克/摩尔通过GPC®)是溶解在N, N-dimethylformamide 4 wt %的浓度。9个单位PAZO (Mw≈369年33克/摩尔),溶解在甲醇浓度25毫克/毫升,是一个单位的PMMA溶液混合,然后机械搅拌,用几分钟,直到黄色均匀混合形成。图gydF4y2Ba
1(一)gydF4y2Ba显示了PMMA-PAZO化合物的吸收光谱获得,插图中,PAZO和PMMA的分子结构。我们测量了玻璃化转变温度(gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
)的高分子化合物通过差示扫描量热法(DSC、数据未显示),我们发现gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
= 53.9°C相比gydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
PAZO没有PMMA的= 60.7°C。一个数量的15gydF4y2Ba
μgydF4y2Bal PAZO-PMMA spin-casted到玻璃衬底,以前在丙酮清洗,用异丙醇冲洗,用氮气流干。PDMS压模(10:1比预聚物和固化剂,由Sylgard®184,道康宁,治愈60°C 2小时)在乙醇中浸泡几分钟,然后轻轻按压PAZO-PMMA电影上玻璃。样本被放置在真空干燥器2小时来增强模式,让共混聚合物填补在PDMS模板。下一步,样品在烤箱烘干,直到溶剂完全蒸发之前(3小时60°C)的最终去除PDMS压模。SEM图像如图gydF4y2Ba
1 (b)gydF4y2Ba显示数组的azopolymeric microwells大面积。井是圆的直径1gydF4y2Ba
μgydF4y2Bam安排的平方晶格周期性Λ= 3gydF4y2Ba
μgydF4y2Bam。原子力显微镜分析显示圆形井直径1gydF4y2Ba
μgydF4y2Bam安排的平方晶格周期性Λ= 3gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba米,深度估计通过AFM分析,约550海里,如图gydF4y2Ba
1 (c)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
(一)吸收光谱PAZO-PMMA化合物的紫外可见范围。插图中,素描两聚合物的化学结构。(b)的扫描电镜图像microwells的数组。(c) AFM microwells的概要文件。gydF4y2Ba
光学设置gydF4y2Ba。光学设置用于这项工作是详细描述gydF4y2Ba
19gydF4y2Ba]。短暂,我们采用脉冲激光(雷射时间宽度≈10 ps,波长490 nm,和平均强度≈50 mW)圆偏振。激光束是稍微集中在这样一种方式,样品表面上的光斑大小大约是20gydF4y2Ba
μgydF4y2Bam,因此导致功率密度为1.6千瓦/厘米gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。我们指出了脉冲激光器已被采用,因为它可调频率,允许一个更好的匹配的吸收带PAZO(见图gydF4y2Ba
1(一)gydF4y2Ba)。由于异构化转变的慢热弛豫时间(通常在数百名女士(gydF4y2Ba
15gydF4y2Ba])相比,脉冲激光的重复频率(80 MHz),它似乎是合理的近似连续波的脉冲辐射光。光束可以通过一个线性偏振器最终过滤放在一个旋转阶段获得线性偏振光沿任意方向。100 x目标(NA = 0.95)加上一个管透镜允许成像样品表面CMOS相机(Thorlabs DCC3240M)。在集合中,激光束由边缘滤波器过滤掉(从Thorlabs FEL550)成像的手臂。为了提取有用的参数,收集到的图像已经被设置一个合适的阈值和随后的关键分析采用一个ImageJ工具能够计算圆度和整体区域的毛孔。gydF4y2Ba
3所示。结果与讨论gydF4y2Ba
首先,我们想要调查的影响与线性偏振光照射azopolymeric微观结构。符合我们之前的实验结果(gydF4y2Ba
19gydF4y2Ba从文献[]和结果gydF4y2Ba
20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
21gydF4y2Ba),我们观察到聚合物的定向大规模移民沿着极化方向。定量分析,平均圆度参数是评估每一帧作为未成年人之间的比例(gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
)和长轴(gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
)平均超过20 microwells在单一领域的显微镜。最初,井近圆形,约0.9的平均圆度(图gydF4y2Ba
2(一个)gydF4y2Ba)。线性偏振辐射后,井变形为一个椭圆形(平均圆度降至0.3)。SEM图像如图gydF4y2Ba
2 (b)gydF4y2Ba,获得的记忆在辐照样品的方向,表明,椭圆的长轴是垂直的光的偏振方向,确认材料的光诱导的大规模移民发生沿电场方向。gydF4y2Ba
(a)时间分辨microwells圆度值在激光辐照(黑点:圆度个别井,红线:平均圆度)。insets,代表与样品扫描电镜拍摄的图像倾斜45°的四个不同的时间步长。(b) SEM图像(样品倾斜45°)辐照后的单个microwell(黑箭头:减少孔隙和红色箭头的方向:材料的大规模移民的方向)。gydF4y2Ba
为了显示变形的可逆性,我们用线性偏振光重复了这个实验。microwells,最初显示圆形(图gydF4y2Ba
3(一个)gydF4y2Ba),变成几乎关闭了大约220秒后缝照射(图gydF4y2Ba
3 (b)gydF4y2Ba)。随后,我们把光的偏振旋转90°,我们观察一个圆形的逐步恢复(图gydF4y2Ba
3 (c)gydF4y2Ba)。图像分析表明,平均圆度达到大约200秒后的辐照。这种可逆的修改是有利地促进了一种改进的刚度的聚合物混合物由于稳定PMMA组件的存在,建议在其他含有偶氮苯共聚物矩阵(gydF4y2Ba
19gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
22gydF4y2Ba]。我们这里强调的作用PMMA为可逆性似乎是至关重要的,因为我们不能用纯PAZO结构恢复原始形状。gydF4y2Ba
Photoreconfiguration的原始microwells数组通过使用线性偏振光:原始形状凹度(a), (b)关闭了缝,(c)恢复形状。(d)时间分辨孔面积值毛孔在激光辐照与时变偏振状态。gydF4y2Ba
在图gydF4y2Ba
3 (d)gydF4y2Ba我们策划的平均面积孔与辐照时间。图表显示,在辐照孔区域实际上是减少到一个完整的关闭漏洞获得(图中黑色虚线)。通过实验,我们发现偏振旋转90°触发microwells区域的经济复苏。这样的效果类似于光诱导的micropillar变形报道其他地方(gydF4y2Ba
17gydF4y2Ba),但观察到现象背后的基本机制并非易事,需要进一步调查。gydF4y2Ba
探索线性极化的影响后洞的形状,我们的目标是利用圆偏振光最终减少孔隙大小,直到完全关闭。图gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba显示了圆偏振光对microwells数组。图表表明,与圆偏振辐射不会影响圆度的微观结构保持不变的平均值为0.8左右。图中插图显示的光学图像序列microwells单独处理和辐照不同剂量(沿时间轴位置对应于辐照时间)。序列显示,虽然保留了圆度,减少井往往各向同性的大小,直到完全关闭。在圆偏振光的案例中,我们没有观察到任何相关可逆性偏手性光的偏振。gydF4y2Ba
在激光辐照时间分辨圆度进化microwells圆偏振光。插图中,光学图像的个人microwells暴露于不同的光剂量。gydF4y2Ba
4所示。结论gydF4y2Ba
提出的工作显示了利用定向photofluidization操纵的可能性制造后微观结构。从一个圆形microwells数组,我们采用线性偏振光改变成椭圆形状的井,最终进入狭窄的缝隙,这取决于光剂量。或者,可以减少microwells大小不改变圆度,直到一个几乎完全关闭。调优的形态学表面微观结构可能提供一个智能设计平台表面属性后可以根据需要设计制造(gydF4y2Ba
19gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
20.gydF4y2Ba]。基于光致收缩和扩张的潜力重塑聚合物微观结构显示了令人兴奋的几个应用程序包括微流体和光刻技术,在过去的几年,正显示出其潜在的应用在生物学,细胞可以调节反应物质操纵行为。gydF4y2Ba
的利益冲突gydF4y2Ba
作者宣称没有利益冲突有关的出版。gydF4y2Ba
确认gydF4y2Ba
作者感激地感谢瑟瑞娜里恰尔迪博士的技术支持和富有成果的讨论。gydF4y2Ba
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EmotogydF4y2Ba
一个。gydF4y2Ba
田gydF4y2Ba
E。gydF4y2Ba
福田gydF4y2Ba
T。gydF4y2Ba
光学和物理的应用photocontrollable材料:Azobenzene-containing和液体结晶聚合物gydF4y2Ba
聚合物gydF4y2Ba
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4gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
150年gydF4y2Ba
186年gydF4y2Ba
2 - s2.0 - 84861765355gydF4y2Ba
10.3390 / polym4010150gydF4y2Ba
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吴gydF4y2Ba
z L。gydF4y2Ba
魏gydF4y2Ba
R。gydF4y2Ba
BuguingydF4y2Ba
一个。gydF4y2Ba
TaulemessegydF4y2Ba
人类。gydF4y2Ba
Le MoignegydF4y2Ba
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王gydF4y2Ba
X。gydF4y2Ba
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Stimuli-responsive微结构表面的拓扑变化和合成润湿特性变化gydF4y2Ba
ACS应用材料&接口gydF4y2Ba
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5gydF4y2Ba
15gydF4y2Ba
7485年gydF4y2Ba
7491年gydF4y2Ba
2 - s2.0 - 84882765189gydF4y2Ba
10.1021 / am4017957gydF4y2Ba
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夏gydF4y2Ba
Y。gydF4y2Ba
怀特赛兹教授gydF4y2Ba
g . M。gydF4y2Ba
软光刻技术gydF4y2Ba
《应用化学国际版gydF4y2Ba
37gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba
550年gydF4y2Ba
575年gydF4y2Ba
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李gydF4y2Ba
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陈gydF4y2Ba
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直接三维模式使用nanoimprint光刻gydF4y2Ba
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3322年gydF4y2Ba
3324年gydF4y2Ba
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10.1063/1.1375006gydF4y2Ba
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CorreragydF4y2Ba
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2016年gydF4y2Ba
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从部分完成azobenzene-polymer光栅的光擦除:分子量的影响gydF4y2Ba
《材料化学CgydF4y2Ba
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110年gydF4y2Ba
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