Solution assembly of conjugated polymer based block copolymers (BCPs) is an attractive approach for achieving conducting nanowires (NWs) with nanometer-scale cross-sectional dimensions. In particular, conjugated block offers one-dimensional self-growth of crystalline NWs, and secondary block gives rise to stable dispersion of NWs and additional tuning parameter for the structures of NWs. Herein, we developed a series of poly(3-hexylthiophene)-graft-poly(2-vinylpyridine) (P3HT-g-P2VP) rod-coil copolymers with systematically controlled crystallinity by modifying both grafting density and molecular weight (Mn) of coil block, and their solution assembly behaviors were carefully examined. As increasing the volume fraction and grafting density of the secondary blocks, melting temperatures, crystallization temperatures, and the crystallinity were gradually decreased by hindering rod-rod interaction between P3HT backbones, resulting in the formation of short NWs. Furthermore, the length of NWs was relatively shorter for the densely grafted copolymer despite same volume fraction of secondary block. These results suggested that controlling Mn and the number of branched coil block was critical to regulate the crystalline properties and new approach for determining the NWs growth.
전도성 고분자 기반의 블록 공중합체의 용액내 자가조립 현상은 나노미터 규모의 두께를지닌 전도성 나노섬유를 얻어내는 데 매우 효과적인 방법이다. 나노섬유를 만들어내는 원리로, 전도성 고분자 블록이 결정화질의 섬유가 한 방향으로 길게 자라도록 해주며, 동시에 좋은 용해도를 지닌 이차 고분자 블록이 나노섬유가 용액내 잘 분산하여 있도록 도와준다. 또한, 이 이차 고분자 블록을 어떻게 바꾸는가에 따라 나노섬유의 구조가 바뀌게 된다. 본 연구에서 결정성을 조절 할수 있게 여러 가지 분자량의 P2VP와 여러 가지 접합 밀도를 지닌 P3HT 기반의 접합 공중합체를 합성하였고, 이들의 용액내 자가조립 거동을 관찰하였다. 그 결과, P2VP의 접합 밀도와 분자량이 증가할수록 고분자의 용융 온도와 결정화 온도, 그리고 결정화도가 점차 감소하였으며, 이는 P3HT의 rod-rod 상호 작용이 방해받음에 따라 나타난 현상이며, 결과적으로 짧은 길이의 나노섬유를 형성하는 결과를 초래했다. 특히, P3HT 대비 이차 고분자 블록의 부피 분율이 같음에도 불구하고, 나노섬유의 길이는 이차 블록의 접합 밀도가 증가함에 따라 짧아지는 것을 관측하였다.
이러한 결과들은 가지쳐 있는 coil 블록의 분자량과 그 가지의 수의 조절이 고분자의 결정화 특성을 조절하는 데 크게 영향을 끼치며, 나노섬유의 성장에 결정하는 새로운 방안으로 쓰일 수 있다.
