Metallic nanostructures attract enormous research attention. Especially, ordered metal nanopatterns are crucial requirements for electronics, magnetics, catalysis, photonics and so on. Moreover, multicomponent nanopattern, including nanoalloy, offer novel material properties, precisely and broadly tunable with chemical composition and nanoscale dimension. Despite considerable progress in the synthetic route to metal nanostructures, highly ordered metal nanopatterning consisting of various components over a large-area is still challenging. Here we present a generalized route to synthesize single-crystalline intermetallic nanoalloy arrays with dimensional and compositional uniformity via block copolymer self-assembly. In addition, we demonstrate nanodomain swelling block copolymer lithography as a general route to the systematic morphology tuning of metal nanopatterns from conventional block copolymer. We investigated precise controllability over dimension and composition of nanoalloys facilitated tailored synergistic properties, such a s accelerated catalytic growth of vertical carbon nanotubes from nanoalloy arrays. Moreover, the tuning of plasmonic properties Au nanopatterns by nanodomain swelling were characterized and analyzed. Finally, we observed time evolution of diblock copolymer under matrix solvent vapor atmosphere and proposed the mechanism of the phenomenon. The gradual transition of block copolymer morphologies could provide new block copolymer thin film morphology, which is controllable coexistence of different structure on the substrate. In addition, we tried multidirectional self-assembly of block copolymer by external shear force nanodomain alignment and partial crosslinking of polymer thin film. This technique could provide nanodomain aligned with various directions from a single block copolymer thin film which could be used in polarizers, electronic circuits, and so on.
금속 나노 구조에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다. 특히, 정렬된 금속 나노 패턴은 전자, 자기, 촉매, 광학 재료 등 다양한 응용에 있어서 필수적이다. 더욱이 합금과 같은 다성분계 나노 패턴의 경우 특별한 성질을 나타내고 이는 조성과 크기의 조절을 통해 광범위하게 튜닝이 가능하다. 금속 나노 구조의 합성과 관련하여 많은 연구가 이루어졌지만 정렬된 금속 나노 패터닝을 대면적에서 자유롭게 성분 조절하는 것은 매우 어렵다. 그리하여 여기서 우리는 균일한 단결정성 합금 나노 배열을 합성하였다. 그리고 나노도메인 스웰링 블록공중합체 리소그래피라는 기술을 개발하여 상용화된 블록공중합체를 이용하여 다양한 형태의 나노 패턴을 형성하였다. 나노합금의 크기와 조성의 정밀한 조절을 통해 촉매 특성 등의 시너지적인 효과를 관측하고 금 나노 패턴의 형태를 다양화함으로써 플라즈모닉 특성을 컨트롤하였다. 마지막으로 블록공중합체의 용매 어닐링 과정 중 나타나는 패턴의 변화와 관련한 실험적 증거와 메커니즘을 제시하였다. 블록공중합체의 다양한 형태가 한 평면 상에 공존할 수 있고 이 비율을 조절할 수 있음을 보였다. 추가적으로 블록공중합체 박막을 전단력을 통해 정렬시켜 보다 다양한 형태의 나노 패턴을 형성하였다. 이 기술은 다양한 성분과 방향을 갖는 정렬된 블록공중합체 박막을 만들어 다양한 응용으로의 가능성을 확장하였다.
