Preparazione di film nanostrutturati di biossido di titanio mediante templanti copolimerici con proprietà auto-assemblanti

L'impiego di copolimeri a blocchi auto-assemblanti rappresenta una delle tecniche più promettenti per la realizzazione di nanomateriali. Lo scopo di questo studio è consistito nel preparare film di titania nanostrutturati, utilizzando come templanti sistemi micellari a base di copolimeri a blocchi polistirene-b-polietilenossido (PS-b-PEO). La prima fase del lavoro ha riguardato la preparazione di sottili film ibridi di PS-b-PEO/TiO2 mediante spin-coating di soluzioni ottenute dall'aggiunta di differenti quantità di nanoparticelle di biossido di titanio a soluzioni diluite di copolimero a blocchi in benzene. Le nanoparticelle sono state ottenute mediante reazioni sol-gel di un precursore del biossido di titanio, il titanato tretraisopropossido (TTIP), in presenza di HCl (catalisi acida). Analisi FTIR (Spettroscopia Infrarossa in Trasformata di Fourier) e DSC (Calorimetria Differenziale a Scansione) hanno permesso di confermare la presenza di interazioni preferenziali delle nanoparticelle di TiO2 con la sola componente PEO. Analisi termogravimetriche hanno consentito di studiare l'influenza delle nanoparticelle sulla stabilità termica del copolimero, mettendo in evidenza un effetto stabilizzante sul blocco PS e destabilizzante sul blocco PEO. Le morfologie dei film ibridi nanostrutturati sono state osservate attraverso AFM (Microspcopia a Forza Atomica). La variazione di alcuni parametri di lavoro (volume di solvente utilizzato, quantità di nanoparticelle aggiunte alle soluzioni di copolimero, rapporto molare TTIP/HCl, aggiunta di un omopolimero) ha consentito di modulare le morfologie dei film ibridi. La seconda fase del lavoro ha riguardato l'individuazione delle condizioni ottimali per la rimozione della componente organica e l'ottenimento di film di titania nanostrutturati. Mediante analisi AFM si sono potute osservare interessanti morfologie, tra cui film di ossidi mesoporosi e nanostrutture cilindriche di titania, ottenute attraverso due differenti procedimenti di eliminazione del templante polimerico: degradazione termica (per riscaldamento fino a 550°C, 400°C e 300°C) e degradazione fotochimica (per irraggiamento con UV).