Zusammenfassung - Nicht einmal metastabil: Kubisches Doppel-Diamant in Diblock-Kopolymerschmelzen

Nicht einmal metastabil: Kubisches Doppel-Diamant in Diblock-Kopolymerschmelzen

2025-07-10 00:59:35

{"Micheal S. Dimitriyev","Benjamin R. Greenvall","Rejoy Matthew","Gregory M. Grason"}

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Diese Forschungsarbeit untersucht die Thermodynamik kontinuierlicher Transformationen zwischen zwei kubischen Netzwerkphasen von Blockcopolymermengen: dem doppelseitigen Gyroid (DG) und dem doppelseitigen Diamant (DD). Der doppelseitige Gyroid ist eine Gleichgewichtsmorphologie für viele Systeme, während der doppelseitige Diamant oft als enger Konkurrent betrachtet wird. Die Studie verwendet einen stark-segregierten Ansatz, um die freie Energie der doppelten Netzwerkmorphologien als Funktion von zwei strukturellen Parametern zu berechnen, die zwischen den beiden begrenzten kubischen Fällen umwandeln: eine quadratische Dehnung der Einheitszelle in Kombination mit der Fusion von Paaren dreieckiger Gyroid-Knoten in tetraedrische Diamantknoten. Die Studie zeigt, dass der kubische doppelseitige Diamant sich an einem instabilen Sattelpunkt befindet, der kontinuierlich in den niedrigeren freien Energie-Gyroid deformiert werden kann, sowie in ein zweites metastabiles, quadratisches Netzwerk, das aus dreieckigen Knoten besteht. Dies deutet darauf hin, dass der doppelseitige Diamant nicht ein metastabiler Zustand ist, sondern ein Übergangszustand zwischen dem Gyroid und einer anderen dreifach periodischen Netzwerkphase. Der Mangel an Stabilität des doppelseitigen Diamanten wird durch selbst konsistente Feldstudien bestätigt, die zeigen, dass er bis zu einer endlichen Segregation reicht. Die Studie untersucht weiter die Bedingungen, unter denen der doppelseitige Diamant mindestens metastabil wird, und findet heraus, dass die Mischung mit einem homopolymeren Additiv und eine große konformationelle Asymmetrie zwischen den Blöcken seine Metastabilität fördern können. Die Ergebnisse challenge die weit verbreitete Annahme, dass der doppelseitige Diamant ein enger Konkurrent des doppelseitigen Gyroids in Blockcopolymermengen ist und bieten neue Einblicke in die Thermodynamik und das Phasenverhalten dieser Materialien.