Polymers containing highly polarizable conjugated side chains as high-performance all-organic nanodielectric materials

Advanced Functional Materials

Volumn 23, Issue 45, 2013, Pages 5638-5646

  Qiao, Yali ^a   Islam, Mohammed Sayful ^b   Han, Kuo ^c   Leonhardt, Eric ^a   Zhang, Jiuyang ^a   Wang, Qing ^c   Ploehn, Harry J ^b   Tang, Chuanbing ^a  

^a UNIVERSITY OF SOUTH CAROLINA   (United States)

^b University of South Carolina   (United States)

^c PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

conjugated polymers; capacitors; nanodielectric materials; nanodipoles

Indexed keywords

CONJUGATED OLIGOMER; CRYSTALLINE DOMAINS; ELECTRICALLY CONDUCTIVE; HIGH ENERGY DENSITY CAPACITORS; LOW DIELECTRIC LOSS; METHACRYLATE POLYMERS; NANODIPOLES; REVERSIBLE ADDITION-FRAGMENTATION TRANSFERS;

CAPACITORS; CHAINS; CRYSTALLINE MATERIALS; DIELECTRIC DEVICES; DIELECTRIC LOSSES; NANOTECHNOLOGY; OLIGOMERS; PERMITTIVITY;

CONJUGATED POLYMERS;

EID: 84889682879     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201300736     Document Type: Article

References (69)

1. H. S. Nalwa, Handbook of Low and High Dielectric Constant Materials and Their Applications, Vols: 1, 2, Academic Press, New York 1999.
2. P. Jain, E. J. Rymaszewski, Thin Film Capacitors for Packaged Electronics, Academic Press, Washington D.C. 2003.
3. S. K. Bhattacharya, R. R. Tummala, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2000, 11, 253.
4. P. Barber, S. Balasubramanian, Y. Anguchamy, S. Gong, A. Wibowo, H. Gao, H. J. Ploehn, H. C. zur Loye, Materials 2009, 2, 1697.
5. B. J. Chu, B. Neese, M. Lin, S. G. Lu, Q. M. Zhang, Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 152903.
6. L. Zhu, Q. Wang, Macromolecules 2012, 45, 2937.
7. P. Thongbai, T. Yamwong, S. Maensiri, Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 152905.
8. J. L. Zhu, C. Q. Jin, W. W. Cao, X. H. Wang, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 242901.
9. J. H. Haeni, P. Irvin, W. Chang, R. Uecker, P. Reiche, Y. L. Li, S. Choudhury, W. Tian, M. E. Hawley, B. Craigo, A. K. Tagantsev, X. Q. Pan, S. K. Streiffer, L. Q. Chen, S. W. Kirchoefer, J. Levy, D. G. Schlom, Nature 2004, 430, 758.
10. G. D. Wilk, R. M. Wallace, J. M. Anthony, J. Appl. Phys. 2000, 87, 484.
11. Q. Wang, L. Zhu, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2011, 49, 1421.
12. Z. M. Dang, J. K. Yuan, J. W. Zha, T. Zhou, S. T. Li, G. H. Hu, Prog. Mater. Sci. 2012, 57, 660.
13. C. G. Hardy, M. S. Islam, D. Gonzalez-Delozier, J. E. Morgan, B. Cash, B. C. Benicewicz, H. J. Ploehn, C. Tang, Chem. Mater. 2013, 25, 799.
14. C. G. Hardy, M. S. Islam, D. Gonzalez-Delozier, H. J. Ploehn, C. Tang, Macromol. Rapid Commun. 2012, 33, 791.
15. E. Nguema, V. Vigneras, J. L. Miane, P. Mounaix, Eur. Polym. J. 2008, 44, 124.
16. A. Fattoum, M. Arous, F. Gmati, W. Dhaoui, A. B. Mohamed, J. Phys. D: Appl. Phys. 2007, 40, 4347.
17. J. Ho, R. Ramprasad, S. Boggs, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2007, 14, 1295.
18. H. W. Starkweather, P. Avakian, R. R. Matheson, J. J. Fontanella, M. C. Wintersgill, Macromolecules 1992, 25, 6871.
19. A. J. Lovinger, Science 1983, 220, 1115.
20. Q. M. Zhang, V. Bharti, X. Zhao, Science 1998, 280, 2101.
21. X. Z. Chen, Z. W. Li, Z. X. Cheng, J. Z. Zhang, Q. D. Shen, H. X. Ge, H. T. Li, Macromol. Rapid Commun. 2011, 32, 94.
22. B. J. Chu, X. Zhou, K. L. Ren, B. Neese, M. R. Lin, Q. Wang, F. Bauer, Q. M. Zhang, Science 2006, 313, 334.
23. S. Wu, M. R. Lin, S. G. Lu, L. Zhu, Q. M. Zhang, Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 132901.
24. Y. Y. Lu, J. Claude, B. Neese, Q. M. Zhang, Q. Wang, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8120.
25. F. Xia, Z. Y. Cheng, H. S. Xu, H. F. Li, Q. M. Zhang, G. J. Kavarnos, R. Y. Ting, G. Abdul-Sedat, K. D. Belfield, Adv. Mater. 2002, 14, 1574.
26. Q. M. Zhang, H. F. Li, M. Poh, F. Xia, Z. Y. Cheng, H. S. Xu, C. Huang, Nature 2002, 419, 284.
27. J. K. Nelson, Dielectric Polymer Nanocomposites Springer, New York 2010.
28. Z. Li, L. A. Fredin, P. Tewari, S. A. DiBenedetto, M. T. Lanagan, M. A. Ratner, T. J. Marks, Chem. Mater. 2010, 22, 5154.
29. Z. M. Dang, T. Zhou, S. H. Yao, J. K. Yuan, J. W. Zha, H. T. Song, J. Y. Li, Q. Chen, W. T. Yang, J. Bai, Adv. Mater. 2009, 21, 2077.
30. G. Kofod, S. Risse, H. Stoyanov, D. N. McCarthy, S. Sokolov, R. Kraehnert, ACS Nano 2011, 5, 1623.
31. N. Guo, S. A. DiBenedetto, P. Tewari, M. T. Lanagan, M. A. Ratner, T. J. Marks, Chem. Mater. 2010, 22, 1567.
32. F. He, S. Lau, H. L. Chan, J. T. Fan, Adv. Mater. 2009, 21, 710.
33. L. M. Clayton, A. K. Sikder, A. Kumar, M. Cinke, M. Meyyappan, T. G. Gerasimov, J. P. Harmon, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 101.
34. V. Bobnar, A. Levstik, C. Huang, Q. M. Zhang, Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 047604.
35. Z. M. Dang, Y. H. Lin, C. W. Nan, Adv. Mater. 2003, 15, 1625.
36. Y. Deng, Y. J. Zhang, Y. Xiang, G. S. Wang, H. B. Xu, J. Mater. Chem. 2009, 19, 2058.
37. C.-W. Nan, Y. Shen, J. Ma, Ann. Rev. Mater. Res. 2010, 40, 131.
38. J. Xu, C. P. Wong, Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 082907.
39. Y. Shen, Y. H. Lin, C.-W. Nan, Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 2405.
40. Z.-M. Dang, L. Wang, Y. Yin, Q. Zhang, Q. Q. Lei, Adv. Mater. 2007, 19, 852.
41. Z.-M. Dang, S.-H. Yao, J.-K. Yuan, J. B. Bai, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 13204.
42. J.-K. Yuan, S.-H. Yao, Z.-M. Dang, A. Sylvestre, M. Genestoux, J. B. Bai, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 5515.
43. F. A. He, S. Lau, L. H. Chan, J. T. Fan, Adv. Mater. 2009, 21, 710.
44. B. Li, W.-H. Zhong, J. Mater. Sci. 2011, 46, 5595.
45. C. Huang, Q. M. Zhang, J. Su, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 3502.
46. J.-K. Yuan, S.-H. Yao, A. Sylvestre, J. B. Bai, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 2051.
47. T. J. Lewis, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 1994, 1, 812.
48. M. Beiner, K. Schröter, E. Hempel, S. Reissig, E. Donth, Macromolecules 1999, 32, 6278.
49. M. Beiner, H. Huth, Nat. Mater. 2003, 2, 595.
50. P. M. Beaujuge, J. M. J. Fréchet, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 20009.
51. A. Mishra, C. Q. Ma, P. Bäuerle, Chem. Rev. 2009, 109, 1141.
52. T. W. Holcombe, C. H. Woo, D. F. J. Kavulak, B. C. Thompson, J. M. J. Fréchet, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14160.
53. A. R. Murphy, J. M. J. Fréchet, P. Chang, J. Lee, V. Subramanian, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1596.
54. W. S. Li, Y. Yamamoto, T. Fukushima, A. Saeki, S. Seki, S. Tagawa, H. Masunaga, S. Sasaki, M. Takata, T. Aida, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8886.
55. N. Ranieri, G. Ruggeri, F. Ciardelli, Polym. Int. 1999, 48, 1091.
56. M. Melucci, C. Dionigi, G. Lanzani, I. Viola, G. Gigli, G. Barbarella, Macromolecules 2005, 38, 10050.
57. S. Allard, L. Braun, M. Brehmer, R. Zentel, Macromol. Chem. Phys. 2003, 204, 68.
58. C. Tang, T. Kowalewski, K. Matyjaszewski, Macromolecules 2003, 36, 8587.
59. A. K. Tomar, S. Mahendia, S. Kumar, Adv. Appl. Sci. Res. 2011, 2, 327.
60. R. Zhang, B. Li, M. C. Iovu, M. Jeffries-EL, G. Sauvé, J. Cooper, S. J. Jia, S. Tristram-Nagle, D. M. Smilgies, D. N. Lambeth, R. D. McCullough, T. Kowalewski, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3480.
61. J. J. Li, P. Khanchaitit, K. Han, Q. Wang, Chem. Mater. 2010, 22, 5350.
62. L. Zhu, B. H. Calhoun, Q. Ge, R. P. Quirk, S. Z. D. Cheng, E. L. Thomas, B. S. Hsiao, F. Yeh, L. Z. Liu, B. Lotz, Macromolecules 2001, 34, 1244.
63. J. W. Wang, Y. Wang, F. Wang, S. Q. Li, J. Xiao, Q. D. Shen, Polymer 2009, 50, 679.
64. M. Rabuffi, G. Picci, IEEE Trans. Plasma Sci. 2002, 30, 1939.
65. G. Picci, M. Rabuffi, IEEE Trans. Plasma Sci. 2000, 28, 1603.
66. T. C. M. Chung, Green Sustainable Chem. 2012, 2, 29.
67. A. Maliakal, H. Katz, P. M. Cotts, S. Subramoney, P. Mirau, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14655.
68. K. B. Guice, S. R. Marrou, S. R. Gondi, B. S. Sumerlin, Macromolecules 2008, 41, 4390.
69. Y. Mitsukami, M. S. Donovan, A. B. Lowe, C. L. McCormick, Macromolecules 2001, 49, 1605.