Organic macromolecular high dielectric constant materials: Synthesis, characterization, and applications

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 115, Issue 46, 2011, Pages 13419-13432

  Guo, Meng ^a   Hayakawa, Teruaki ^b   Kakimoto, Masa Aki ^b   Goodson III, Theodore ^a  

^a UNIVERSITY OF MICHIGAN   (United States)

^b TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHARACTERIZATION; DENDRIMERS; DRUG DELIVERY;

DELOCALIZATIONS; DENDRITIC ARCHITECTURES; DESIGN CRITERION; ELECTRONIC CHARACTERIZATION; HIGH DIELECTRIC CONSTANT MATERIALS; HIGH DIELECTRIC CONSTANTS; HYPER-BRANCHED STRUCTURES; HYPERBRANCHED; HYPERBRANCHED POLYMERS; LIGHT-HARVESTING; OPTICAL LIMITING; POTENTIAL APPLICATIONS; RESEARCH PROGRESS; SYNTHETIC METHODS;

DIELECTRIC MATERIALS;

EID: 81555200643     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp205428j     Document Type: Article

References (118)

1. Guo, M.; Yan, X. Z.; Kwon, Y.; Hayakawa, T.; Kakimoto, M. A.; Goodson, T. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14820-14821
2. Yan, X. Z.; Goodson, T. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 14667-14672
3. Zhang, Q. M.; Li, H. F.; Poh, M.; Xia, F.; Cheng, Z. Y.; Xu, H. S.; Huang, C. Nature 2002, 419, 284-287
4. Chu, B. J.; Zhou, X.; Ren, K. L.; Neese, B.; Lin, M. R.; Wang, Q.; Bauer, F.; Zhang, Q. M. Science 2006, 313, 334-336
5. MacDougall, F. W.; Ennis, J. B.; Cooper, R. A.; Bates, J.; Seal, K. In Pulsed Power Conference, 2003, Dallas, TX, June 15 - 18, 2003; Digest of Technical Papers. PPC-2003. 14th IEEE International 2003; Vol. 1, p 513-517.
6. Slenes, K. M.; Winsor, P.; Scholz, T.; Hudis, M. IEEE Trans. Magn. 2001, 37, 324-327
7. Handbook of Low and High Dielectric Constant Materials and Their Applications; Nalwa, H. S., Ed.; Academic Press: London, UK, 1999; Vol. 1.
8. Cao, Y.; Irwin, P. C.; Younsi, K. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2004, 11, 797-807
9. Amaral, F.; Rubinger, C. P. L.; Valente, M. A.; Costa, L. C.; Moreira, R. L. J. Appl. Phys. 2009, 105, 034109.
10. Wong, C. K.; Shin, F. G. J. Appl. Phys. 2005, 97, 034111.
11. Zhu, J. L.; Jin, C. Q.; Cao, W. W.; Wang, X. H. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 242901.
12. Jayanthi, S.; Kutty, T. R. N. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2008, 19, 615-626
13. Liu, D.; Tse, K.; Robertson, J. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 062901.
14. Bobade, S. M.; Gopalan, P.; Choi, D. K. Jpn. J. Appl. Phys. 2009, 48, 041402.
15. Hiltunen, J.; Seneviratne, D.; Tuller, H. L.; Lappalainen, J.; Lantto, V. J. Electroceram. 2009, 22, 395-404
16. Ni, L.; Chen, X. M. Solid State Commun. 2009, 149, 379-383
17. Prakash, B. S.; Varma, K. B. R. J. Nanosci. Nanotechnol. 2008, 8, 5762-5769
18. Thongbai, P.; Yamwong, T.; Maensiri, S. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 152905.
19. Robertson, J. Eur. Phys. J.: Appl. Phys. 2004, 28, 265-291
20. Haeni, J. H.; Irvin, P.; Chang, W.; Uecker, R.; Reiche, P.; Li, Y. L.; Choudhury, S.; Tian, W.; Hawley, M. E.; Craigo, B.; Tagantsev, A. K.; Pan, X. Q.; Streiffer, S. K.; Chen, L. Q.; Kirchoefer, S. W.; Levy, J.; Schlom, D. G. Nature 2004, 430, 758-761
21. Wilk, G. D.; Wallace, R. M.; Anthony, J. M. J. Appl. Phys. 2001, 89, 5243-5275
22. Wilk, G. D.; Wallace, R. M.; Anthony, J. M. J. Appl. Phys. 2000, 87, 484-492
23. Hao, W. T.; Zhang, J. L.; Tan, Y. Q.; Zhao, M. L.; Wang, C. L. J. Am. Ceram. Soc. 2011, 94, 1067-1072.
24. Dutta, P.; Biswas, S.; De, S. K. J. Phys.: Condens. Matter 2001, 13, 9187-9196
25. Fattoum, A.; Arous, M.; Gmati, F.; Dhaoui, W.; Mohamed, A. B. J. Phys. D: Appl. Phys. 2007, 40, 4347-4354
26. Nguema, E.; Vigneras, V.; Miane, J. L.; Mounaix, P. Eur. Polym. J. 2008, 44, 124-129
27. Sakthivel, S.; Shekar, B. C.; Mangalaraj, D.; Narayandass, S. K.; Venkatachalam, S.; Prabhakaran, P. V. Eur. Polym. J. 1997, 33, 1747-1752
28. Michalczyk, P.; Bramoulle, M. IEEE Trans. Magn. 2003, 39, 362-365
29. Singh, N. L.; Sharma, A.; Shrinet, V.; Rakshit, A. K.; Avasthi, D. K. Bull. Mater. Sci. 2004, 27, 263-267
30. Bai, Y.; Cheng, Z. Y.; Bharti, V.; Xu, H. S.; Zhang, Q. M. Appl. Phys. Lett. 2000, 76, 3804-3806
31. Bobnar, V.; Levstik, A.; Huang, C.; Zhang, Q. M. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 047604
32. Clayton, L. M.; Sikder, A. K.; Kumar, A.; Cinke, M.; Meyyappan, M.; Gerasimov, T. G.; Harmon, J. P. Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 101-106
33. Dang, Z. M.; Fan, L. Z.; Shen, Y.; Nan, C. W. Chem. Phys. Lett. 2003, 369, 95-100
34. Dang, Z. M.; Lin, Y. H.; Nan, C. W. Adv. Mater. 2003, 15, 1625-1629
35. Dang, Z. M.; Wang, L.; Yin, Y.; Zhang, Q.; Lei, Q. Q. Adv. Mater. 2007, 19, 852-857
36. Dang, Z. M.; Zhou, T.; Yao, S. H.; Yuan, J. K.; Zha, J. W.; Song, H. T.; Li, J. Y.; Chen, Q.; Yang, W. T.; Bai, J. Adv. Mater. 2009, 21, 2077-2082
37. Li, Q.; Xue, Q. Z.; Zheng, Q. B.; Hao, L. Z.; Gao, X. L. Mater. Lett. 2008, 62, 4229-4231
38. Lu, J.; Moon, K. S.; Wong, C. P. J. Mater. Chem. 2008, 18, 4821-4826
39. Lu, J. X.; Moon, K. S.; Xu, J. W.; Wong, C. P. J. Mater. Chem. 2006, 16, 1543-1548
40. Mdarhri, A.; Khissi, M.; Achour, M. E.; Carmona, F. Eur. Phys. J.: Appl. Phys. 2008, 41, 215-220
41. Qi, L.; Lee, B. I.; Chen, S. H.; Samuels, W. D.; Exarhos, G. J. Adv. Mater. 2005, 17, 1777-1781
42. Xie, Y. C.; Yu, D. M.; Min, C.; Guo, X. S.; Wan, W. T.; Zhang, J.; Liang, H. L. J. Appl. Polym. Sci. 2009, 112, 3613-3619
43. Yao, S. H.; Dang, Z. M.; Jiang, M. J.; Bai, J. B. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 182905.
44. Yao, S. H.; Dang, Z. M.; Xu, H. P.; Jiang, M. J.; Bai, J. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 082902.
45. Kofod, G.; Risse, S.; Stoyanov, H.; McCarthy, D. N.; Sokolov, S.; Kraehnert, R. ACS Nano 2011, 5, 1623-1629
46. Zhou, W. Y.; Yu, D. M. J. Appl. Polym. Sci. 2010, 118, 3156-3166.
47. Sun, L. L.; Li, B.; Zhao, Y.; Mitchell, G.; Zhong, W. H. Nanotechnology 2010, 21, 305702.
48. Guo, N.; DiBenedetto, S. A.; Tewari, P.; Lanagan, M. T.; Ratner, M. A.; Marks, T. J. Chem. Mater. 2010, 22, 1567-1578
49. He, L. X.; Tjong, S. C. Curr. Nanosci. 2010, 6, 40-44.
50. Panwar, V.; Park, J. O.; Park, S. H.; Kumar, S.; Mehra, R. M. J. Appl. Polym. Sci. 2010, 115, 1306-1314.
51. Deng, Y.; Zhang, Y. J.; Xiang, Y.; Wang, G. S.; Xu, H. B. J. Mater. Chem. 2009, 19, 2058-2061
52. Rao, Y.; Ogitani, S.; Kohl, P.; Wong, C. P. J. Appl. Polym. Sci. 2002, 83, 1084-1090
53. Rao, Y.; Wong, C. P. J. Appl. Polym. Sci. 2004, 92, 2228-2231
54. Lu, J. X.; Wong, C. P. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2008, 15, 1322-1328
55. Shen, Y.; Lin, Y. H.; Nan, C. W. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 2405-2410
56. Pecharroman, C.; Moya, J. S. Adv. Mater. 2000, 12, 294-297
57. Lu, J. X.; Moon, K. S.; Kim, B. K.; Wong, C. P. Polymer 2007, 48, 1510-1516
58. Wang, J. W.; Wang, Y.; Wang, F.; Li, S. Q.; Xiao, J.; Shen, Q. D. Polymer 2009, 50, 679-684
59. Hartman, R. D.; Pohl, H. A. J. Polym. Sci., Part A-1: Polym. Chem. 1968, 6, 1135-1152
60. Bayer, I. S.; Biswas, A.; Szczech, J. B.; Suhir, E.; Norton, M. G. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 083303.
61. Wyhof, J. R.; Pohl, H. A. J. Polym. Sci., Part A-2: Polym. Phys. 1970, 8, 1741-1754
62. Zhang, J.; Zhu, D.; Matsuo, M. Polymer 2008, 49, 5424-5430
63. Guo, M.; Yan, X. Z.; Goodson, T. Adv. Mater. 2008, 20, 4167-4171
64. Yan, X. Z.; Pawlas, J.; Goodson, T.; Hartwig, J. F. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9105-9116
65. Ranasinghe, M. I.; Varnavski, O. P.; Pawlas, J.; Hauck, S. I.; Louie, J.; Hartwig, J. F.; Goodson, T. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6520-6521
66. Ramakrishna, G.; Goodson, T. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 993-1000
67. Voit, B. I.; Lederer, A. Chem. Rev. 2009, 109, 5924-5973
68. Kitajyo, Y.; Kinugawa, Y.; Tamaki, M.; Kaga, H.; Kaneko, N.; Satoh, T.; Kakuchi, T. Macromolecules 2007, 40, 9313-9321
69. Hao, J. J.; Jikei, M.; Kakimoto, M. A. Macromolecules 2002, 35, 5372-5381
70. Emrick, T.; Chang, H. T.; Frechet, J. M. J. Macromolecules 1999, 32, 6380-6382
71. Gao, C.; Yan, D. Y. Macromolecules 2001, 34, 156-161
72. Rannard, S. P.; Davis, N. J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11729-11730
73. Frechet, J. M. J.; Henmi, M.; Gitsov, I.; Aoshima, S.; Leduc, M. R.; Grubbs, R. B. Science 1995, 269, 1080-1083
74. Sakamoto, K.; Aimiya, T.; Kira, M. Chem. Lett. 1997, 1245-1246
75. Carlmark, A.; Hawker, C. J.; Hult, A.; Malkoch, M. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 352-362
76. Yates, C. R.; Hayes, W. Eur. Polym. J. 2004, 40, 1257-1281
77. Gao, C.; Yan, D. Prog. Polym. Sci. 2004, 29, 183-275
78. Jikei, M.; Kakimoto, M. Prog. Polym. Sci. 2001, 26, 1233-1285
79. Voit, B. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2000, 38, 2505-2525
80. Kwon, Y.; Hayakawa, T.; Kakimoto, M. A. Chem. Lett. 2006, 35, 1306-1307
81. Lee, T. K., Y.; Park, J. J.; Pu, L.; Hayakawa, T.; Kakimoto, M. A. Macromol. Rapid Commun. 2007, 1657-1662
82. Liaw, D. J.; Hsu, P. N.; Chen, W. H.; Lin, S. L. Macromolecules 2002, 35, 4669-4676
83. Kohler, A.; Bassler, H. Mater. Sci. Eng. Rep. 2009, 66, 71-109
84. Karabunarliev, S.; Bittner, E. R. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 057402.
85. Westenhoff, S.; Howard, I. A.; Hodgkiss, J. M.; Kirov, K. R.; Bronstein, H. A.; Williams, C. K.; Greenham, N. C.; Friend, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13653-13658
86. Segal, M.; Singh, M.; Rivoire, K.; Difley, S.; Van Voorhis, T.; Baldo, M. A. Nat. Mater. 2007, 6, 374-378
87. Bobnar, V.; Levstik, A.; Huang, C.; Zhang, Q. M. J. Non-Cryst. Solids 2007, 353, 205-209
88. Gould, R. D. Coord. Chem. Rev. 1996, 156, 237-274
89. Sakai, Y.; Sadaoka, Y.; Yokouchi, H. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1974, 47, 1886-1888
90. Vidadi, Yu. A.; Rozenshtein, L. D.; Chistyakov, E. A. Sov. Phys. Solid State 1969, 173
91. Kiess, H.; Rehwald, W. Colloid Polym. Sci. 1980, 258, 241-251
92. Pelster, R.; Nimtz, G.; Wessling, B. Phys. Rev. B 1994, 49, 12718-12723
93. Wang, Z. H.; Scherr, E. M.; Macdiarmid, A. G.; Epstein, A. J. Phys. Rev. B 1992, 45, 4190-4202
94. Martens, H. C. F.; Brom, H. B. Physical Review B 2004, 70, 241201.
95. Guo, M.; Varnavski, O.; Narayanan, A.; Mongin, O.; Majoral, J. P.; Blanchard-Desce, M.; Goodson, T. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 4763-4771
96. Varnavski, O.; Bauerle, P.; Goodson, T. Opt. Lett. 2007, 32, 3083-3085
97. Cannizzo, A.; Blanco-Rodriguez, A. M.; El Nahhas, A.; Sebera, J.; Zalis, S.; Vlcek, A.; Chergui, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8967-8974
98. Muller, J. G.; Atas, E.; Tan, C.; Schanze, K. S.; Kleiman, V. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4007-4016
99. Medina, A. S.; Claessens, C. G.; Rahman, G. M. A.; Lamsabhi, A. M.; Mo, O.; Yanez, M.; Guldi, D. M.; Torres, T. Chem. Commun. 2008, 1759-1761
100. D'Souza, F.; Gadde, S.; Islam, D. M. S.; Wijesinghe, C. A.; Schumacher, A. L.; Zandler, M. E.; Araki, Y.; Ito, O. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 8552-8560
101. Huang, C. W.; Chiu, K. Y.; Cheng, S. H. Dalton Trans. 2005, 2417-2422
102. Hagedorn, K. V.; Varnavski, O.; Hartwig, J.; Goodson, T. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 2235-2238
103. Zhang, X. F.; Di, Y. Q.; Zhang, F. S. J. Photochem. Photobiol., A 2009, 203, 216-221
104. Ohkubo, K.; Fukuzumi, S. J. Porphyrins Phthalocyanines 2008, 12, 993-1004
105. Martin-Gomis, L.; Ohkubo, K.; Fernandez-Lazaro, F.; Fukuzumi, S.; Sastre-Santos, A. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 17694-17701
106. Gulbinas, V.; Chachisvilis, M.; Valkunas, L.; Sundstrom, V. J. Phys. Chem. 1996, 100, 2213-2219
107. Howe, L.; Zhang, J. Z. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 3207-3213
108. Kim, C.; Wang, Z. M.; Choi, H. J.; Ha, Y. G.; Facchetti, A.; Marks, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6867-6878
109. Ortiz, R. P.; Facchetti, A.; Marks, T. J. Chem. Rev. 2010, 110, 205-239
110. Dimitrakopoulos, C. D.; Purushothaman, S.; Kymissis, J.; Callegari, A.; Shaw, J. M. Science 1999, 283, 822-824
111. Homes, C. C.; Vogt, T.; Shapiro, S. M.; Wakimoto, S.; Ramirez, A. P. Science 2001, 293, 673-676
112. Carlson, C. M.; Rivkin, T. V.; Parilla, P. A.; Perkins, J. D.; Ginley, D. S.; Kozyrev, A. B.; Oshadchy, V. N.; Pavlov, A. S. Appl. Phys. Lett. 2000, 76, 1920-1922
113. Scott, J. F. Annu. Rev. Mater. Sci. 1998, 28, 79-100
114. Kotecki, D. E. Integr. Ferroelectr. 1997, 16, 1-19
115. Pelrine, R.; Kornbluh, R.; Kofod, G. Adv. Mater. 2000, 12, 1223-1225
116. Jiang, S. L.; Yu, Y.; Zeng, Y. K. Curr. Appl. Phys. 2009, 9, 956-959
117. Raval, H. N.; Tiwari, S. P.; Navan, R. R.; Mhaisalkar, S. G.; Rao, V. R. IEEE Electron Device Lett. 2009, 30, 484-486
118. Khan, M. Z. R.; Hasko, D. G.; Saifullah, M. S. M.; Welland, M. E. J. Phys. Condens. Matter 2009, 21, 215902.