Molecular mobility and interfacial dynamics in organic nano- electromechanical systems (NEMS)

Journal of Adhesion Science and Technology

Volumn 24, Issue 15-16, 2010, Pages 2641-2667

  Sills, Scott E ^a   Overney, René M ^b  

^a MICRON TECHNOLOGY INC   (United States)

^b University of Washington   (United States)

Author keywords

AFM; confinement; electro optics; functional materials; glass transition; Intrinsic friction; MEMS; millipede; molecular mobility; molecular relaxation; Nanoscopic systems; NEMS; photonics; polymer thin films; SM FM

Indexed keywords

AFM; CONFINEMENT; ELECTRO-OPTICS; INTRINSIC FRICTION; MILLIPEDE; MOLECULAR MOBILITY; MOLECULAR RELAXATION; NANOSCOPIC SYSTEMS; POLYMER THIN FILMS; SM-FM;

ATOMIC FORCE MICROSCOPY; ELECTROMECHANICAL DEVICES; FRICTION; FUNCTIONAL MATERIALS; FUNCTIONAL POLYMERS; GLASS; GLASS TRANSITION; PERTURBATION TECHNIQUES; PLASTIC FILMS; POLYMER FILMS; POLYMERIC FILMS; POLYMERS; SIZE DISTRIBUTION; THIN FILMS; ULTRASONIC RELAXATION; VAPOR DEPOSITION;

MATERIALS PROPERTIES;

EID: 77958548106     PISSN: 01694243     EISSN: 15685616     Source Type: Journal    
DOI: 10.1163/016942410X508145     Document Type: Article

References (106)

1. B. Peng, Y. Zhu, I. Petrov and H. D. Espinosa, Sensor Letters 6, 76 (2008).
2. C. Liu, Adv. Mater. 19, 3783 (2007).
3. S. A. Wilson, R. P. J. Jourdain, Q. Zhang, R. A. Dorey, C. R. Bowen, M. Willander, Q. U. Wahab, M. A. H. Safaa, O. Nur, E. Quandt, C. Johansson, E. Pagounis, M. Kohl, J. Matovic, B. Samel, W. van der Wijngaart, E. W. H. Jager, D. Carlsson, Z. Djinovic, M. Wegener, C. Moldovan, R. Iosub, E. Abad, M. Wendlandt, C. Rusu and K. Persson, Mater. Sci. Eng. Reports 56, 1 (2007).
4. J. Kusterer, P. Schmid and E. Kohn, New Diamond and Frontier Carbon Technology 16, 295 (2006).
5. Z. G. Zhou and Z. W. Liu, J. Bionic Eng. 5, 358 (2008).
6. D. Collard, S. Takeuchi and H. Fujita, Drug Discovery Today 13, 989 (2008).
7. D. B. J. Knorr, T. Gray and R. M. Overney, J. Chem. Phys. 129, 074504 (2008).
8. T. Gray, T.-D. Kim, D. B. Knorr Jr, J. Luo, A. K. Y. Jen and R. M. Overney, Nano Lett. 8, 754 (2008).
9. Y. F. Ding, S. Pawlus, A. P. Sokolov, J. F. Douglas, A. Karim and C. L. Soles, Macromolecules 42, 3201 (2009).
10. G. Martin, C. Barres, P. Sonntag, N. Garois and P. Cassagnau, Mater. Chem. Phys. 113, 889 (2009).
11. J. P. Killgore and R. M. Overney, Langmuir 24, 3446 (2008).
12. T. Gray, J. Killgore, J. D. Luo, A. K. Y. Jen and R. M. Overney, Nanotechnology 18, 044009 (2007).
13. X. S. Hu, Z. Jiang, S. Narayanan, X. S. Jiao, A. R. Sandy, S. K. Sinha, L. B. Lurio and J. Lal, Phys. Rev. E 74, 010602 (2006).
14. M. G. Munoz, M. Encinar, L. J. Bonales, F. Ortega, F. Monroy and R. G. Rubio, J. Phys. Chem. B 109, 4694 (2005).
15. B. Gotsmann, U. T. Duerig, S. Sills, J. Frommer and C. J. Hawker, Nano Lett. 6, 296 (2006).
16. R. M. Overney, D. P. Leta, L. J. Fetters, Y. Liu, M. H. Rafailovich and J. Sokolov, J. Vac. Sci. Technol. B 14, 1276 (1996).
17. C. Buenviaje, S. Ge, M. Rafailovich, J. Sokolov, J. M. Drake and R. M. Overney, Langmuir 15, 6446 (1999).
18. S. E. Sills, R. M. Overney, W. Chau, V. Y. Lee, R. D. Miller and J. Frommer, J. Chem. Phys. 120, 5334 (2004).
19. S. E. Sills, R. M. Overney, B. Gotsmann and J. Frommer, Tribology Lett. 19, 9 (2005).
20. S. Sills and R. M. Overney, in: Applied Scanning Probe Methods III, B. Bushan and H. Fuchs (Eds). Springer-Verlag, Heidelberg, Germany (2006).
21. S. Takashi, U. Tadashi and S. Kensuke, J. Polym. Sci. B 44, 1958 (2006).
22. G. K. Binnig, G. Cherubini, M. Despont, U. T. Duerig, E. Eleftheriou and P. Vettiger, in: Springer Handbook of Nanotechnology, B. Bhushan (Ed.). Springer-Verlag, Heidelberg, Germany (2004).
23. S. Sills, T. Gray and R. M. Overney, J. Chem. Phys. 123, 134902 (2005).
24. A. Walther, K. Matussek and A. H. E. Muller, ACS Nano 2, 1167 (2008).
25. S. M. Fielding, Soft Matter 3, 1262 (2007).
26. J. L. Keddie, R. A. L. Jones and R. A. Cory, Europhys. Lett. 27, 59 (1994).
27. J. A. Forrest, K. Dalonki-Veress and J. R. Dutcher, Phys. Rev. E 56, 5705-5716 (1997).
28. J. H. Kim, J. Jang and W. C. Zin, Langmuir 17, 2703 (2001).
29. L. Singh, P. J. Ludovice and C. L. Henderson, Thin Solid Films 449, 231 (2004).
30. S. Ge, Y. Pu, W. Zhang, M. Rafailovich, J. Sokolov, C. Buenviaje, R. Buckmaster and R. M. Overney, Phys. Rev. Lett. 85, 2340 (2000).
31. R. M. Overney, C. Buenviaje, R. Luginbuhl and F. Dinelli, J. Therm. Anal. Calorimetry 59, 205 (2000).
32. J. A. Forrest and K. Dalnoki-Veress, Adv. Colloid Interface Sci. 94, 167 (2001).
33. M. Campoy-Quiles, M. Sims, P. G. Etchegoin and D. D. C. Bradley, Macromolecules 39, 7673 (2006).
34. C. B. Roth and J. R. Dutcher, J. Electroanalytical Chem. 584, 13 (2005).
35. J. A. Forrest, Eur. Phys. J. E 8, 261 (2002).
36. S. Kim, C. B. Roth and J. M. Torkelson, J. Polym. Sci. B 46, 2754 (2008).
37. R. D. Priestley, L. J. Broadbelt, J. M. Torkelson and K. Fukao, Phys. Rev. E 75, 061806 (2007).
38. A. Hooper, G. L. Fisher, K. Konstadinidis, D. Jung, H. Nguyen, R. Opila, R. W. Collins, N. Wino-grad and D. L. Allara, J. Am. Chem. Soc. 121, 8052 (1999).
39. G. L. Fischer, A. E. Hooper, R. L. Opila, D. L. Allara and N. Winograd, J. Phys. Chem. B 104, 3267 (2000).
40. G. L. Fischer, A. V. Walker, A. E. Cooper, T. B. Tighe, K. B. Bahnck, H. T. Skriba, M. D. Reinard, B. C. Haynie, R. L. Opila, N. Winograd and D. L. Allara, J. Am. Chem. Soc. 124, 5528 (2002).
41. A. V. Walker, T. B. Tighe, O. M. Cabarcos, M. D. Reinard, B. C. Haynie, S. Uppili, N. Winograd and D. Allara, J. Am. Chem. Soc. 126, 3954 (2004).
42. S. Sills, K. Unal, L. D. Bozano, J. Frommer and J. C. Scott, J. Vac. Sci. Technol. B 25, 421 (2007).
43. C. J. Ellison and J. M. Torkelson, Nature Mater. 2, 95 (2003).
44. T. Gray, J. Killgore, J. Luo, A. K.-Y. Jen and R. M. Overney, Nanotechnology 17, S1 (2006).
45. P.-G. de Gennes, Eur. Phys. J. E 2, 201 (2000).
46. K. Dalnoki-Veress, J. A. Forrest, P.-G. de Gennes and J. R. Dutcher, J. Phys. IV 10, 221 (2000).
47. P.-G. de Gennes, Personal communication, R. M. Overney (2000).
48. S. Marceau, J. H. Tortaia, J. Tilliera, N. Vourdasb, E. Gogolidesb, I. Raptisb, K. Beltsiosc and K. v. Werdend, Microelectronic Eng. 83, 1073 (2006).
49. M. Campoy-Quiles, M. Sims, P. G. Etchegoin and D. D. C. Bradley, Macromolecules 36, 7673 (2006).
50. J. H. Kim, J. Jang and W. Zin, Langmuir 16, 4064 (2000).
51. H. K. Zhou, H. K. Shi, F. G. Zhao and B. Yota, J. Microelectronics 33, 221 (2002).
52. J. L. Keddie, R. A. L. Jones and R. A. Cory, Europhys. Lett. 27, 59 (1994).
53. C. Buenviaje, F. Dinelli and R. M. Overney, in: Interfacital Properties on the Submicron Scale, J. Frommer and R. M. Overney (Eds), ACS Symp. Ser., Vol. 781, p. 76. Oxford University Press, Oxford (2000).
54. C. B. Rotha, A. Pound, S. W. Kamp, C. A. Murray and J. R. Dutche, Eur. Phys. J. E 20, 441 (2006).
55. C. J. Ellison, M. K. Mundra and J. M. Torkelson, Macromolecules 38, 1767 (2005).
56. K. A. Grosch, Proc. R. Soc. London Ser. A 274, 21 (1963).
57. K. C. Ludema and D. Tabor, Wear 9, 329 (1966).
58. S. Sills, R. M. Overney, K. Vorvolakos and M. Chaudery, in: Nanotribology: Friction and Wear on the Atomic Scale, E. Gnecco and E. Meyer (Eds), p. 659. Springer-Verlag, Heidelberg, Germany (2007).
59. S. Sills and R. M. Overney, Phys. Rev. Lett. 91, 095501 (2003).
60. J. A. Hammerschmidt, W. L. Gladfelter and G. Haugstad, Macromolecules 32, 3360 (1999).
61. A. R. Savkoor, Wear 8, 222 (1965).
62. H. Eyring, J. Chem. Phys. 3, 107 (1935).
63. G. D. Patterson, C. P. Lindsey and J. R. Stevens, J. Chem. Phys. 70, 643 (1979).
64. G. Adam, J. Chem. Phys. 43, 139 (1965).
65. P. G. Debenedetti and F. H. Stillinger, Nature 410, 259 (2001).
66. M. D. Ediger, Annu. Rev. Phys. Chem. 51, 99 (2000).
67. R. Richert, J. Phys.: Condens. Matter 14, R703 (2002).
68. H. Sillescu, J. Non-Crystalline Solids 243, 81 (1999).
69. M. H. Cohen and G. S. Grest, Phys. Rev. B 20, 1077-1098 (1979).
70. U. Tracht, M. Wilhelm, A. Heuer, H. Feng, K. Schmidt-Rohr and H. W. Spiess, Phys. Rev. Lett. 81, 2727 (1998).
71. H. Sillescu, R. Bohmer, G. Diezemann and G. Hinze, J. Non-Crystalline Solids 307, 16 (2002).
72. D. Cangialosi, A. Alegría and J. Colmenero, Phys. Rev. E 76, 011514 (2007).
73. T. Altebaeumer, B. Gotsmann, A. Knoll, G. Cherubini and U. Duerig, Nanotechnology 19, 475301 (2008).
74. F. Kajzar, K.-S. Lee and A. K.-Y. Jen, Adv. Polym. Sci. 161, 1 (2003).
75. P. Vettiger, G. Cross, M. Despont, U. Drechsler, U. Duerig, W. Heberle, M. I. Lantz, H. E. Rothuizen, R. Stutz and G. K. Binnig, IEEE Trans. Nanotechnol. 1, 39 (2002).
76. I. Karapanagiotis, D. F. Evans and W. W. Gerbrich, Polymer 43, 1343 (2002).
77. B. Gotsmann and U. Duerig, in: Applied Scanning Probe Methods: Industrial Applications, B. Bhushan and H. Fuchs (Eds), Vol. IV, p. 215. Springer, Heidelberg (2004).
78. B. Gotsmann, H. Rothuizen and U. Duerig, Appl. Phys. Lett. 93, 093116 (2008).
79. J. A. Zukas, T. Nicholas, H. F. Swift, L. B. Greszczuk and D. R. Curran, Impact Dynamics. Wiley, New York, NY (1982).
80. L. L. Wang, Chinese J. Mech. A 19, 177 (2003).
81. C. Y. Chiem, in: Shock-Wave and High-Strain-Rate-Phenomena in Materials, M. A. Meyers, L. E. Murr and K. P. Staudhammer (Eds), p. 69. Marcel Dekker, New York, NY (1992).
82. K. W. Thomson and L. J. Broutman, J. Mater. Sci. 17, 2700 (1982).
83. A. Trojanowski, C. Ruiz and J. Harding, J. Phys. IV (France) 7, C3 (1997).
84. S. M. Walley, J. E. Field, P. H. Pope and N. A. Safford, Philos. Trans. Roy. Soc. London Ser. A 328, 1 (1989).
85. A. V. Lyulin, B. Vorselaars, M. A. Mazo, N. K. Balabaev and M. A. J. Michels, Europhys. Lett. 71, 618 (2005).
86. J. Richeton, S. Ahzi, K. S. Vecchio, F. C. Jiang and R. R. Adharapurapu, Intl J. Solids Structures 43, 2318 (2006).
87. A. D. Mulliken and M. C. Boyce, Intl J. Solids Structures 43, 1331 (2006).
88. N. Cristescu, Dynamic Plasticity. North-Holland Publishing Co., Amsterdam (1967).
89. L. E. Govaert, P. H. M. Timmermans and W. A. M. Brekelmans, J. Eng. Mater. Technol. 122, 177 (2000).
90. H. Eyring, J. Chem. Phys. 4, 283 (1936).
91. R. E. Robertson, J. Chem. Phys. 44, 3950 (1966).
92. C. Bauwens-Crowet, J. C. Bauwens and G. Homes, J. Polym. Sci. A 7, 176 (1969).
93. A. S. Argon, Philosophical Magazine 28, 839 (1973).
94. P. B. Bowden and S. Raha, Philosophical Magazine 29, 149 (1974).
95. D. Fotheringham and B. W. Cherry, J. Mater. Sci. 11, 1368 (1976).
96. D. Fotheringham and B. W. Cherry, J. Mater. Sci. 13, 951 (1978).
97. M. L. Williams, R. F. Landel and J. D. Ferry, J. Am. Chem. Soc. 77, 3701 (1955).
98. T. Ree and H. Eyring, J. Appl. Phys. 26, 793 (1955).
99. L. E. Govaert, P. J. de Vries, P. J. Fennis, W. F. Nijenhuis and J. P. Keustermans, Polymer 41, 1959 (2000).
100. T. Y. Tsui and G. M. Pharr, J. Mater. Res. 14, 292 (1999).
101. T. Y. Tsui, J. Vlassak and W. D. Nix, J. Mater. Res. 14, 2204 (1999).
102. N. X. Randall, C. Julia-Schmutz and J. M. Soro, Surface Coatings Technol. 108-109, 489 (1998).
103. D. E. Kramer, A. A. Volinsky, N. R. Moody and W. W. Gerberich, J. Mater. Res. 16, 3150 (2001).
104. P. Claudy, J. M. Letoffe, Y. Chamberlain and J. P. Pascault, Polymer Bulletin 9, 208 (1983).
105. P. L. Kumler, S. E. Keinath and R. F. Boyer, J. Macromol. Sci. Phys. B13, 613 (1977).
106. C. Bennemann, C. Donati, J. Baschnagel and S. Glotzer, Nature 399, 246 (1999).